- Удалов Н. С. Возобновляемые источники энергии. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. — 412 с. — С. 305-306.
ГЕТЕРОСТРУКТУРИРОВАННОГО ФОТОЭЛЕМЕНТА.
ДИЛДОРА ХАЙДАРКУЛОВНА ТОШПУЛАТОВА
Джизакский государственный педагогический институт имени А. Кодирий
САЙДУЛЛА КАРИМОВИЧ НОРКУЛОВ, БАХОДИР АЛИМАРДОНОВИЧ ЭСОНТУРДИЕВ, БОСИМБЕК ТУРОБОВ
Джизакский Политехнический иниститут
Солнечный свет состоит из четырех атомов водорода и одного атома гелия. Термоядерная реакция начинается, когда температура внутри Солнца достигает Т = 20 миллионов °C. Таким образом, термоядерная энергия является основным источником всех энергетических ресурсов на Земле; уголь, нефть, газ; гидроэнергетика; энергия ветра и океана. Солнце — источник всей энергии на Земле. Солнце выделяет в среднем 88×1024 калорий тепла или 368×1012 ТВт энергии в секунду. Однако только 2×10-6% от этого количества энергии, т.е. 180×106 ТВт, достигает поверхности Земли. Это примерно в 5000 раз больше, чем у всех постоянных электростанций мира.
Рисунок 1. При расчете солнечной энергии учитывается количество энергии, излучаемой солнечным светом на 1 м 2 площади.
Энергия солнечного излучения, падающего на верхнюю часть атмосферы, составляет 1395 кВт/м2, и эта величина называется солнечной постоянной. Однако, пока это количество не достигнет поверхности Земли, оно столкнется с различными противоречиями, и его количество будет варьироваться в зависимости от сезона и ширины рассчитываемой области. Например, средняя интенсивность падающих на земную поверхность солнечных лучей:
— В странах Европы — 2 кВтч/м2;
— В тропических и азиатских странах — 6 кВтч/м2.
Республика Узбекистан — одна из самых благополучных стран. В среднем за год:
-300 дней — солнечный день;
-2980 ÷ 3130 часов, средняя температура + 420С, продолжительность дня 14-16 часов;
— во многих районах температура поднимается до + 700С;
— за каждый квадрат метр возникает 1900-2000 кВт солнечная радиация.
Рисунок. 2. График солнечной радиации по широтам
Известно, что солнечный свет можно рассматривать как электромагнитные волны. Согласно квантовой теории электромагнитные волны считаются элементарными частицами нулевой массы — фотонами. Созданные Герцем в 1887 году для преобразования солнечной энергии в фотоэлектрическую энергию, фотоны света взаимодействуют с электронами некоторых металлов, давая электронам определенное количество энергии.
Гетероструктурированный фотоэлемент преобразует солнечную энергию в электрическую энергию. Гетероструктурированный фотоэлемент — первый, основанный на использовании моно- или поликристаллического кремния. Технологическое развитие фотоэлемента должно быть четко разделено на три поколения. Фотоэлемент первого типа в мире установлено на 80 процентах систем, которые могут иметь 11-16% коэффициента полезного действия; Фотоэлемент второго типа основан на кремния, кадмия-теллура или медно-индий-селен тонких пленок. КПД этих устройств составляет около 8%. Коэффициент ПД третьего типа фотоэлемента составляет 30-60%. Как правило, Третье поколение фотоэлектрических элементов также находится в стадии разработки и еще не является полностью сформированной технологией. Ожидается, что нормальные уровни и низкие уровни материалов в будущем из-за устройств с гетероструктурой при производстве небольших денежных средств потребуются.
Гетероструктурные фотоэлементы состоять из многих клеток. Это увеличивает мощность устройства и снижает стоимость. Гетероструктурные фотоэлементы системы настроены на 20-30 модуля тока постоянного напряжения и состоят из 700-800 клетки. Более высокие напряжения могут быть достигнуты путем последовательного соединения нескольких модулей. Фотоэлементы 100-150 Вт модуля используется с широким кругом пользователей. Таким образом, гетероструктурные фотоэлементы системы настройки при световой энергии излучения преобразуется в электрическую энергию. Моно или поликристаллический кремний был первым, кто начал использоваться в производстве фотоэлементов. На сегодняшний день гетероструктурные фотоэлектрические системы меню настроек подготовлены ящиками по всему миру, построены обучающие системы и на 80 процентов зарубежные. Их КПД составляет 16÷18% . В последние годы гетероструктурные фотоэлементы системы настройки, аморфный кремний, кадмий — теллур получены в виде тонких пленок. Их КПД составляет около 9 %, но они дешевле в производстве, чем фотоэлектрические элементы из моно- или поликристаллического кремния.
Рисунок 3. Панели фотоэлемента
Рассмотрим следующий пример. Пусть гетероструктурный фотоэлемент состоит (900) клеток. И его мощность будет 1,5 Вт. В этом случае, размер фотоэлемента 20 х 30 см. Предположим, что плотность тока в фотоэлементе G =500 Вт/м2. Теперь находим КПД такого фотоэлемента. Как известно, что мы можем рассчитывать мощность аккумулятора по следующей формуле
Здесь n — общее количество гетероструктур фотоэлементов солнечной батарейки. В этом случае КПД фотоэлемента находим по следующей формуле
Подставляя значения требуемых величин в формулу находим эффективность фотоэлемента
Итак, имеем
Предположим, что площадь поверхности солнечного элемента S=0.25 м2, сила тока I=3 10-3 А/см2, плотность радиации G =300 Вт/см2 .Коэффициент полезного действия имеет значение . Тогда можно вычислить электродвижущиеся силу. Мощность батарейки находится по формуле
Откуда, находим значение электродвижущиеся силу
ЛИТЕРАТУРА
