На сайте 100500 рефератов в 150 категориях	Искать реферат
Рефераты на 5 с плюсом С нашим сайтом написать реферат проще простого

Расчет вольтамперной характеристики солнечного элемента при врахуваннi изменения поверхностной рекомбiнацiи с приложенным напряжением

Категория: Физика, Астрономия

версия для печати

Страница: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

1. ВВЕДЕНИЕ.

Солнце играет исключительно большую роль в нашей жизни. Существование человека полностью обусловлено солнцем. Почти все источники энергии, так или иначе зависят от энергии солнца. Нефть, газ, уголь — это законсервированная солнечная энергия. Ветер, волны, тепло морей i океанов, энергия год-это тоже результат деятельности солнца. По своей физическим сути солнцеявляется огромным термоядерным реактором.Тому использования его энергии-это использование термоядерной энергии с реактором за пределами Земли.

Солнечное излучение в наружной пространство характерезуеться широким энергетическим спектром, соответствующего излучения черного тела с температурой около 5800К. Спектральный распределение энергии солнечного излученияв единичном интервале длин волн, достигающей Земли. Максимум интенсивности лежит в диапазоне видимого света. Почти половина солнечной энергии випромiнюеться в интервале длин волн 0,35-0,75 мкм. Часть ее сосредоточена в ультрафиолетовые i инфракрасные областях спектра.

Даже на следующей большом расстоянии на каждый квадратный метр атмосферыего приходится 1300 Вт. Однако до поверхности Земли доходит только часть этой энергии — часть излучения тратится на создание озона, часть энергии отражается атмосферой или облаками, часть розсiюеться. Интенсивность солнечного излучения, падающего на земную поверхность, как показано в работе [1] зависит от двух факторов: угла наклона кплоскости поверхности и длины пути лучей в атмосфере. Так например, при высоте солнца 90 ° на поверхность падает 900Вт/м2 при 30-750Вт/м2, а при 12-400 Вт/м2.

Целесообразность использования солнечного излучения определяется также общей энергией, которую получает поверхность данного района Земли за определенное время.

Развитие человеческого обществахарактеризуется дальнейшими бурным ростом энергетического потребления. Существует единственный способ преодоление энергетического кризису, которые приближается. Это масштабное использование возобновляемой энергии, а именно солнечной. Самым богатым источником возобновляемой энергии является поток солнечного излучения.

Без ущерба для биосферы, можно быть, изъять около третивсего потока, падающего на Землю. При расположении энергоустановок на суше, они занимают около десяти процентов площи континентов, что не должно нанести вред растениям, особенно при размещении установок в районах пустынь, которые занимают около пьятандцаты процентов поверхности суши. С учетом коефiцiента преобразования солнечной энергии, достигающийнаш время тридцать процентов, перехопленнi три процента потока достаточно даст возможность достать энергию мощностью 1 ТВт. Это в десять раз превышает мощность современного производства непоновлювнои энергии, то есть позволит в десять раз превысить ее допустимую тепловую границу.

В этом зв’зку развитие солнечной энергетики должна осуществляться с учетомее влияния на естественное срердовище — на тепловой режим, состав и качество атмосферы, воды, почвы i позпесередньо на человека. Поэтому развитие энергетики в конце XX — первой половины XXI века вiдбуватимеся в условиях перехода к качественно новой структуры мирового энергетического хозяйства, основанная на использовании практически неограниченных энергоресурсов.

Сегодняможно отметить вполне очевидные преимущества солнечной энергетики перед традiцiйнимы источниками, а именно: практически невичерпанiсть ее, отсутствие загрязнения окружающей среды, отсутствие выделения отходов i отсутствие необходимости в добуваннi.

Успехи, достигнутые в решении вышеназванных проблем, прогнозы развития применения нетрадиционныхисточников энергии указывают на перспективность этого направления и на то, что до конца XX столiттяза счет этих энергоресурсов, можно будет забезпечититы значительную часть энергетических потребностей человечества.

2. Обзор литературы.

2.1. Параметры солнечных элементов.

Для непосредственного преобразования солнечного излучения в электрическуюэнергию чаще всего используется слiдуючi полупроводниковые структуры: р-n переход, гетероперехiд, МДП-структура и КМН. Энергетические диаграммы этих соединений изображены на рисунке 1.

Рис. 1. Энергетические схемы полупроводниковых структур, используемых как СЕ: а — р-п-переход, б — гетероперехiд; в — МДП-структура; г — контакт металл-полупроводник.

Принципдействия солнечных элементов на их основе заключается в том, что кванты солнечного света с энергией, большей чем ширина запрещенной зоны полупроводника, создают пары носителей тока: электроны в зоне проводимости i дырки в валентнiй зоне. Носители, которые созданы в области пространственного заряда или в оьбемi полупроводника на расстоянии, меньше или равной дифузiйнiй длине,разделяются внутренним полем. Это схематически показано на рисунке 1.

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика солнечного элемента i учетом последовательного Rs и шунтирующего RSh опорiв: 1-RS (0, RSh ((, 2-Rs (0, RSh ((; 3-Rs = 0, RSh ((, 4 — RS = 0 , RSh = (.

на внешнем металлических электродах при этом появляется разность потенциалов если мы имеемразнообразная круг, или будет протiкаты фототок, если подключать какое-то определенное сопротивление. Фотоэдс уменьшает потенциальный барьер в полупроводниковые структуре, что в свою очередь, приводит к возникновению встрiчннх потоков электронов и дiрок. Эти потоки эквивалентные потокам в структурах, змiщених в прямом направлении наружной напряжением. Когда поток созданных светомизбыточных носителей заряда зрiвняеться с потоком носителей заряда, обусловленных фотоэдс. установится стационарный состояние. Это изображено пунктиром на рисунке 1.

Iдеалiзована эквивалентна схема СЭ показана на рисунке 3.

Рис. 3. Iдеалiзована и реальная эквивалентные схемы СЕ.

Параллельно потенциального барьера введено источник постоянного токаIL, который задает величину фототока. Ток I, который проходит по сопротивлению нагрузки, как это видно из рисунка 3 .. равняется:

I = IK-IL (1.1)

где Iк — ток, обусловленный изменением потенциального барьера в контакте при освещенные. Обычно этот ток равен темповой тока в полупроводниковые структуре при напряженииV.

В общем случае ток сквозь полупроводниковую структуру может быть записан Следующим образом:

(1.2)

где е — заряд электрона, Т — температура, k, I, n — параметры вольтамперной характеристики р-n перехода, обусловленные механизмами прохождения тока и параметрами полупроводниковой структуры.В общем значение ni IS могут зависеть также от приложений напряжения, интенсивности и спектрального состава излучения.

Таким образом вольт-амперная характеристика (ВАХ) солнечного элемента при освещении может быть записана в виде

(1.4 )

Это выражение обусловливает форму нагрузочно кривой при заданном значенииIL. Общий вид ВАХ СЭ для идеального случая отображений кривой 4 на рис.2. Значения тока короткого замыкания легко получить, если принять, что V = 0. В результате имеем IK =- IL. Знак минус означает, что ток в поле течет в том же направлении, что i при внешний напряжении, соответствующей обратном смещения.

Значение V = Vхх можно получить приI = 0. В результате имеем

(1.5)

Страница: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

версия для печати