Принцип дії, основні параметри ФЕП та методика їх вимірювання за навантажувальної характеристики. Виготовлення сонячного елементу. Імітатори сонячного випромінювання. Розгляд вольт-амперної характеристики. Відкриття явища внутрішнього фотоефекту.
Аннотация к работе
Для успішного виробництва високоефективних сонячних елементів поряд із застосуванням сучасних методів виготовлення, необхідно глибоке розуміння процесів, що відбуваються в елементах. Якість переходу оцінюють, виходячи з вольтамперної і вольт-фарадні характеристики, а також з спектральної залежностіності чутливості, за допомогою яких визначають ряд важливих параметрів, таких, як щільність зворотного струму насичення, діодний коефіцієнт, концентрація іонізованих домішок, дифузійний потенціал, висота потенційного барєра, товщина збідненої області і напруженість електричного поля в переході. На підставі цих даних можна побудувати енергетичну зонну діаграму переходу і розробити фізичну модель для опису основних процесів, що визначають характеристики елемента.сонячний імітатор випромінювання амперний фотоефектІ лише в 20-му столітті (початок 50-х р.) Сонячні елементи досягли досить високого рівня своєї досконалості завдяки відкриттю нових матеріалів. Елемент у розрізі: Фотони А і В утворили електронно-діркові пари аа" и ЬЬ". Для отримання уявлення про конструкції сучасного сонячного елемента з шаром n-типу, створеним в поверхневому шарі базової пластини р-типу, розглянемо напівпровідниковий кристал, що містить р-n-перехід, схематично показаний на рис. При дифузії пластинки матеріалу р-типу (для виготовлення сонячних елементів) поміщають при підвищеній температурі в середу, що містить елемент V групи. Змінення провідності матеріалу з р-типу на n-тип відбувається в області переходу товщиною менше 1 мкм. р-n Перехід є ідеалізованим електричним поняттям, не відображає всі особливості реального фізичного переходу від матеріалу р-типу до матеріалу n-типу.Сучасні джерела штучного освітлення закривають різні області цього проміжку: температурі, 2700 К - лампи розжарювання, діапазонам 2 500-3 000 і 4 000-5 000 К - люмінесцентні лампи, 2500-4000К-газорозрядні лампи. Газорозрядна лампа-лампа, в якій світіння створюється безпосередньо або опосередковано від електричного розряду в газі, в парах металу або в суміші газу і пари. Газорозрядні лампи - це лампи, в яких електрична енергія перетворюється в оптичне випромінювання при проходженні електричного струму через гази та інші речовини (наприклад, ртуть), що знаходяться в пароподібному стані. Газорозрядна лампа являє собою скляну, керамічну або металеву (з прозорим вихідним вікном) оболонку циліндричної, сферичної або іншої форми, що містить газ, іноді деяка кількість металу або інші речовини (наприклад, галоїдні солі) з досить високою пружністю пара. У більшості газорозрядних ламп використовується випромінювання позитивного стовпа дугового розряду (рідше тліючого розряду, наприклад в газосвітних трубках), в імпульсних лампах - іскровий розряд, який переходить у дуговий.IMG_835443c5-61e6-41f3-8be4-d275fa4aa3e2В данній курсовій роботі, для зняття навантажувальних характеристик ФЕП, була використана блок-схема представлена на рис. Як джерело випромінювання використовувалося лампа накалювання (1) потужністю 60 Вт. Паралельно освітлюваному зразкові (2) підключено цифровий вольтметр (3) типу В7-20. Для зміни навантажувального опору в колі зразка використовувався магазин опорів (4) типу МОР-58.При приєднанні вольтметра і амперметра до сонячного елемента дотримувалась полярність. Увімкнувши лампу накалювання, с допомогою регулюючого світофільтру направляємо максимальний світловий потік на фотоелемент.Знявши показання вольтметра і амперметра по отриманим даним побудуємо ВАХ 5ти досліджуваних зразків, а саме відкладаючи значення напруги у вольтах на осі абсцис, значення струму в міліамперах на осі ординат. За формулою: IMG_e04d6bb1-8d75-42e2-a5cd-599ee0b81398 (1.6) розраховуємо потужність, що виділяється на навантаженні при кожній зміні значення опору, для 5ти зразків, данні заносимо у таблицю. По отриманим параметрам знаходимо значення ККД сонячного елемента за формулою (1.2) (в нашому випадку використовується загальна площа елемента)Отже, після проведення експерименту для ФЕПУ № 1, данні були занесені до таблиці 1: Таблиця 1 За формулою (1.6) проводимо розрахунок потужності при кожній зміні значень опору. Данні заносимо у таблицю: Таблиця 2 Далі знаходимо вихідну максимальну потужність Рмах ФЕП №1 із формули (1.4). Знаходимо величину фактора заповнення ff за формулою(1.5) Струм короткого замикання, а також напругу холостого ходу знаходимо з даних таблиці 1.,або за графіку ВАХПід час виконання курсової роботи на конкретному практичному завданні закріпили знання, по дослідженню ВАХ фотоелемента на основі кремнію. Метою курсового проектування було рішення поставленої задачі: визначення основних параметрів ФЕП виходячи з вольтамперної характеристики. Були коротко викладені основні положення літератури за властивостями і принципом роботи фотоелементів, а також по імітування сонячного випромінювання в лабораторних умовах. Перед проведенням експерименту були викладена послідовність проведення, а так само методику визначення параметрів за отриманими даними.
План
Зміст
Вступ
Розділ 1. Принцип дії та основні параметри ФЕП
1.1 Виготовлення сонячного елементу
1.2 Робота ФЕП
1.3 Основні параметри
1.4 Імітатори сонячного випромінювання
Розділ 2. Методика вимірювання параметрів ФЕП за навантажувальної характеристики
2.1 Обладнання
2.2 Методика вимірювання навантажувальної характеристики
2.3 Визначення параметрів
Розділ 3. Експерементальні результати та їх аналіз
3.1 Розрахунок параметрів ФЕП № 1
3.2 Розрахунок параметрів ФЕП № 2
3.3 Розрахунок параметрів ФЕП № 3
3.4 Розрахунок параметрів ФЕП № 4
3.5 Розрахунок параметрів ФЕП № 5
Висновок
Вывод
Під час виконання курсової роботи на конкретному практичному завданні закріпили знання, по дослідженню ВАХ фотоелемента на основі кремнію.
Метою курсового проектування було рішення поставленої задачі: визначення основних параметрів ФЕП виходячи з вольтамперної характеристики.
Були коротко викладені основні положення літератури за властивостями і принципом роботи фотоелементів, а також по імітування сонячного випромінювання в лабораторних умовах.
Наведено основні дані для знаходження параметрів.
Перед проведенням експерименту були викладена послідовність проведення, а так само методику визначення параметрів за отриманими даними.
По завершенню був проведений наочний експеримент, побудовані графіки ВАХ і потужносні характеристики. Знайдені параметри приведені в наступній таблиці: Параметр Номер
IMG_54557e92-5331-4f02-b322-a36d285fc3a1
IMG_ba8deacf-be7b-469a-904a-1b9d67fedb3f
IMG_0ca8f9e5-88e3-404d-a248-20bb5265e902ffККД(
IMG_c874a42f-f370-42e7-b3ea-99f1234e777e
IMG_2a64e611-d6b1-455a-8ca6-1b349f690191
№ 13,010,5150,5300,340,0012
№ 24,320,4710,8060,3950,0019
№ 38,590,4852,250,5400,0054
№ 48,90,5052,90,6450,0070
№ 59,060,5012,70,60,0065
Виходячи з табличних можна судити, що величина параметрів досліджуваних елементів сильно залежить від щільності і спектру освітлення. Значення ККД досить малі, і це говорить про малу тенденцію використання елементів на основі кремнію. Підвищення показників ККД можливо при наявності міжкристалічних кордонів, тим не менш зважаючи на необхідність різання злитків на пластини не забезпечує будь-яких економічних вигод. Реальне достоїнство цих елементів-це можливість отримання тонких плівок і зниження товщини активних областей за рахунок застосування у якості підтримуючої основи дешевих підкладок. На даний час, проводяться досліди, що до здешевлення конструкцій та матеріалів для виготовлення ФЕП, а також підвищення показників ККД.