Розрахунок вольт-амперної характеристики сонячного елемента при врахуванні зміни поверхневої рекомбі

Київський унiверситет iменi Шевченка

Радiофiзичний факультет

Кафедра напiвпровiдникової електронiки

Розрахунок вольт-амперної характеристики сонячного елемента при врахуваннi змiни поверхневої рекомбiнацiї з прикладеною напругою.

Квалiфiкацiйна робота бакалавра студентки 4 куру радiофiзичного факульту Олiйник Свiтлани Миколаївни

Науковий керiвник доцент кафедри напiвпровiдникової електронiки Кiльчицька С.С.

Рецензент

доцент Розсохатий В.К.

До захисту допускаю Зав. кафедрою

професор Третяк О.В.

КИЇВ 1999

Змiст.

Реферат.........................................................................................3

1. Вступ..........................................................................................4

2. Огляд лiтератури

2.1. Параметри сонячних елементiв...............................................6

2.2. Ефективнiсть сонячних елементiв...........................................13

2.3. Загальнi формули для обчисленняВАХ на р-п переходi...................15

3. Експерементальнi результати

3.1. Постановка задачi......................................................................17

3.2. Модель р-п переходу та методика розрахунку, що використовуємо................................................................................18

3.3. Результати та їх обговорення ............................................38

4. Висновки....................................................................................40

Список лiтератури............................................................................41

Реферат

Квалiфiкацiйна робота: 41 сторiнок;

24 малюнкiв;

Ключовi слова: p-n перехiд, вольт-амперна характеристика, швидкiсть поверхневої рекомбiнацiї, ефективнiсь сонячних елементiв.

У роботi проведенi розрахунки впливу на вольт-ампернi характеристики сонячних елементiв на основi p-n переходу з урахуванням залежностi швидкостi поверхневої рекомбiнацiї на тиловому та фронтальному контактах вiд напруги. Зроблено огляд лiтератури, де розкритi основнi характеристики сонячних елементiв, ефективнiсть сонячних елементiв.

Показано, що залежнiсть швидкостi поверхневої рекомбiнацiї вiд напруги призводить до залежностi вiд напруги насичення, що в свою чергу впливає на свiтловi та темновi вольт-ампернi характеристики сонячних елементiв.

1. ВСТУП.

Сонце вiдiграє виключно велику роль у нашому життi. Iснування людини повнiстю зумовлене сонцем. Майже всi джерела енергiї ,так чи iнакше залежать вiд енергiї сонця. Нафта, газ, вугiлля - це законсервована сонячна енергiя. Вiтер, хвилi, тепло морiв i океанiв, енергiя рiк-це теж результат дiяльностi сонця. За своєю фiзичною суттю сонце є величезним термоядерним реактором.Тому використання його енергiї-це використання термоядерної енергiї з реактором поза межами Землi.

Сонячне випромiнювання в зовнiшнiй простiр характерезується широким енергетичним спектром, що вiдповiдає випромiнюванню чорного тiла з температурою близько 5800К. Спектральний розподiл енергiї сонячного випромiнювання в одиничному iнтервалi довжин хвиль, досягаючого Землi. Максимум iнтенсивностi лежить в дiапазонi видимого свiтла. Майже половина сонячної енергiї випромiнюється в iнтервалi довжин хвиль 0,35-0,75мкм. Частина її зосереджена в ультрафiолетовiй i iнфрачервонiй областях спектра.

Навiть на такiй великiй вiдстанi на кожний квадратний метр атмосфери його припадає 1300 Вт. Однак до поверхнi Землi доходить тiльки частина цiєї енергiї - частина випромiнювання витрачається на створення озону, частина енергiї вiдбивається атмосферою чи хмарами, частина розсiюється. Iнтенсивнiсть сонячного випромiнювання, що падає на земну поверхню, як показано в роботi [1] залежить вiд двох факторiв: кута нахилу до площини поверхнi та довжини шляху променiв у атмосферi . Так наприклад, при висотi сонця 90о на поверхню падає 900Вт/м2 при 30-750Вт/м2 , а при 12-400 Вт/м2.

Доцiльнiсть використання сонячного випромiнювання визначається також загальною енергiєю, яку отримує поверхня даного району Землi за певний час.

Розвиток людського суспiльства характеризується дальшими бурхливим зростанням енергетичного споживання. Iснує єдиний спосiб подалання енергетичного кризису, якi наближається. Це масштабне використання поновлюваної енергiї, а саме сонячної. Найбагатшим джерелом поновлюваної енергiї є потiк сонячного випромiнювання.

Без шкоди для бiосфери, можна певно, вилучити близько третини усього потоку, що падає на Землю. При розташуваннi енергоустановок на сушi, вони займають близько десяти вiдсоткiв площи континентiв, що не повинно завдати шкоди рослинам, особливо при розмiщеннi установок в районах пустель, якi займають близько п'ятандцати вiдсоткiв поверхнi сушi. З урахуванням коефiцiента перетворення сонячної енергiї, який досягає наш час тридцять вiдсоткiв, перехопленнi три вiдсотка потоку досить дасть можливiсть дiстати енергiю потужнiстю 1 ТВт. Це в десять разiв перевищує потужнiсть сучасного виробництва непоновлювної енергiї, тобто дасть змогу в десять разiв перевищити її припустиму теплову межу.

У цьому зв'зку розвиток сонячної енергетики має здiйснюватись з урахуванням її впливу на природнє срердовище - на тепловий режим, склад та якiсть атмосфери, води, грунту i позпесередньо на людину. Тому розвиток енергетики в кiнцi XX - першої половини XXI столiття вiдбуватимеся в умовах переходу до якiсно нової структури свiтового енергетичного господарства, що грунтується на використаннi практично необмежених енергоресурсiв.

Сьогоднi можна зазначити цiлком очевиднi преваги сонячної енергетики перед традiцiйними джерелами, а саме: практично невичерпанiсть її, вiдсутнiсть забруднення навколишнього середовища, вiдсутнiсть видiлення вiдходiв i вiдсутнiсть необхiдностi в добуваннi.

Успiхи, досягнутi у вирiшеннi названих вище проблем, прогнози розвитку застосування нетрадицiйних джерел енергiї вказують на перспективнiсть цього напрямку й на те, що до кiнця XX столiттяза рахунок цих енергоресурсiв, можна буде забезпечитити значну частину енергетичних потреб людства.