Характеристика фотоэлектрических и фотоэлектрохимических методов преобразования солнечной энергии в тепловую, химическую и другие виды. Гипотеза Планка и явление фотоэффекта. Применение полупроводников с гетеропереходом в работе солнечных элементов.
Аннотация к работе
Системы преобразования солнечной энергии в химическую и электрическуюСреди всей совокупности источников энергии особое место занимает Солнце, для преобразования энергии которого используют тертермодинамические (тепловые), фотоэлектрические и химические методы. Большое внимание ускоренному развитию этих методов уделяется во многих странах мира, свидетельством чему является проведение различных международных и национальных научных и научно-прикладных конференций, симпозиумов и выставок. На значение преобразования солнечной энергии впервые обратил внимание в начале 70-х годов прошлого века нобелевский лауреат по химии, академик Н.Н. Семенов. По сделанным им оценкам, годовая выработка энергии электростанций мощностью 1 ГВТ содержится в солнечной энергии, падающей на квадрат со стороной 3 км на широте Москвы и 2,3 км - в Средней Азии.Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую энергию, электрическую, химическую и другие виды. В настоящее время имеются эффективные установки различной мощности для получения тепловой энергии. Системы солнечного теплоснабжения используются для сушки, горячего водоснабжения, отопления. В установках, работающих по прямоточной схеме, теплоноситель подается в солнечные коллекторы или в теплообменник гелиоконтура, где он нагревается и поступает либо непосредственно потребителю, либо в бак аккумулятора.Это означает, что, в результате оптимизации структуры и параметров преобразователя, направленной на снижение необратимых потерь энергии, вполне реально удастся поднять практический КПД до 50% и более (в лабораториях уже достигнут КПД. Гипотеза Планка объяснила явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспериментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым, который, путем обобщения полученных результатов, установил следующие три закона фотоэффекта: 1.При неизменном спектральном составе света сила тока насыщения прямо пропорциональна падающему на катод световому потоку. При контакте p-и n-областей в них, вследствие градиента концентраций электронов и дырок, возникает диффузионный поток электронов из полупроводника n-типа в полупроводник р-типа и, наоборот, поток дырок из p-в n-полупроводник. Электроны, перешедшие из n-области в р-область, рекомбинируют с дырками вблизи границы раздела. Рассмотрим гомогенный p-n-переход, у которого толщины p и n областей составляют n L (диффузионная длина электронов в р-области) и p L (диффузионная длина дырок в n-области), соответственно, отсутствуют отражение от тыльного контакта и поверхностная рекомбинация.Основная задача теперь состоит в увеличении кпд и срока службы солнечных фотоэлементов, для чего требуются новые высокостабильные донорные и акцепторные материалы с подвижностью зарядов не менее 10-4 см2 /В•с и сильным оптическим поглощением в видимом спектральном диапазоне. Кроме того, такие материалы должны образовывать объемный гетеропереход с характерным масштабом разделения фаз донора и акцептора в десятки нанометров.
План
Содержание
Введение
1. Преобразование солнечной энергии в тепловую энергию
2. Фотоэлектрические методы преобразование солнечной энергии
3. Фотоэлектрохимические методы преобразование солнечной энергии