Êîíñòðóêöèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè ñ óëó÷øåííûìè ïàðàìåòðàìè âûäåðæèâàåò ýêçàìåí

Êîíñòðóêöèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè  ñ óëó÷øåííûìè ïàðàìåòðàìè âûäåðæèâàåò ýêçàìåí
Äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ ýíåðãèè ñîëíöà íàõîäÿò ïðèìåíåíèå ïðåîáðàçîâàòåëè ñîëíå÷íîé ýíåðãèè â ýëåêòðè÷åñêóþ, â ñîñòàâ êîòîðûõ âõîäÿò ôîòî÷óâñòâèòåëüíûå ñòðóêòóðû, âêëþ÷àþùèå p-n ïåðåõîäû, èç âûñîêîîìíûõ ýëåìåíòîâ òèïà À3Â5. Îäíàêî, òàêèå ïðåîáðàçîâàòåëè îáëàäàþò ñóùåñòâåííûìè íåäîñòàòêàìè: íåâûñîêîé âûõîäíîé ìîùíîñòüþ è âûñîêèì ñîïðîòèâëåíèåì ðàñòåêàíèÿ íîñèòåëåé.

Ñîçäàííàÿ íàìè êîíñòðóêöèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè (ÏÏÑÝ) îáëàäàåò óëó÷øåííûìè ýëåêòðîôèçè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè.

Êîíñòðóêòèâíî ÏÏÑÝ ñîñòîèò èç ïîëóïðîâîäíèêîâîé ð+-p-i-n+ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ñòðóêòóðû, âêëþ÷àþùåé n+-ñëîé øèðîêîçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà (ïîäëîæêà), íà êîòîðîé ïîñëåäîâàòåëüíî ðàçìåùåí i-ñëîé ñîáñòâåííîé ïðîâîäèìîñòè, p-ñëîé è ð+-ñëîé , êîòîðûå âûïîëíåíû èç òîãî æå øèðîêîçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà.

Íà ñèëüíîëåãèðîâàííîì ð+-ñëîå ñôîðìèðîâàí ïðîâîäÿùèé ñëîé èç ñâåòîïðîçðà÷íîãî ìàòåðèàëà, îäíîâðåìåííî ÿâëÿþùèéñÿ ïðîñâåòëÿþùèì ñëîåì. Íà ïðîâîäÿùèé ñëîé, ÿâëÿþùèéñÿ îìè÷èñêèì êîíòàêòîì ê ð+-ñëîþ øèðîêîçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà, íàíåñåí âíåøíèé ìåòàëëè÷åñêèé âûâîä. n+-ñëîé øèðîêîçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà ðàçìåùåí íà ìåòàëëè÷åñêîì îñíîâàíèè, ÿâëÿþùèìñÿ âíåøíèì âûâîäîì ÏÏÑÝ.

Ïðè âîçäåéñòâèè êâàíòîâ ñâåòà íà ðàáî÷óþ ïîâåðõíîñòü ÏÏÑÝ ñî ñòîðîíû ýëåêòðîïðîâîäÿùåãî ïðîñâåòëÿþùåãî ñëîÿ ôîòîíû ñ ýíåðãèÿìè

Åv Åg, ãäå Åg øèðèíà çàïðåù¸ííîé çîíû øèðîêîçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà, ïðîõîäÿò ïðîñâåòëÿþùèé ñëîé, òîíêèé ð+-ñëîé øèðîêîçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà, ð-ñëîé, äîñòèãàþò i-ñëîÿ ñîáñòâåííîé ïðîâîäèìîñòè è ñîçäàþò â ð-ñëîå è i-ñëîå øèðîêîçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà èçáûòî÷íóþ êîíöåíòðàöèþ íîñèòåëåé çàðÿäà.

Èçáûòî÷íàÿ êîíöåíòðàöèÿ ôîòîãåíåðèðîâàííûõ ýëåêòðîíîâ è äûðîê â ð-ñëîå è i-ñëîå îïðåäåëÿåòñÿ èç çàâèñèìîñòè

Δn=βη Iv τn, Δp= βη Iv τp (1), ãäå β - êâàíòîâûé âûõîä, η - êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ ñâåòà â ð-ñëîå è i-ñëîå , Iv -èíòåíñèâíîñòü ñâåòà, τn, τp - âðåìÿ æèçíè èçáûòî÷íûõ ýëåêòðîíîâ è äûðîê.

Ôîòîãåíåðèðîâàííûå ýëåêòðîíû è äûðêè ðàçäåëÿþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì ïåðâîãî p-i ïåðåõîäà è âòîðîãî i-n+ ïåðåõîäà, ïðè÷åì äûðêè äâèæóòñÿ ê âåðõíåìó îìè÷åñêîìó êîíòàêòó – ïðîâîäÿùåìó ñëîþ, à ýëåêòðîíû ê n+- ñëîþ, âûïîëíÿþùåìó ôóíêöèè íèæíåãî îìè÷åñêîãî êîíòàêòà ÏÏÑÝ. Âñëåäñòâèå ðàçäåëåíèÿ çàðÿäîâ íà ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèí¸ííûõ ð+-i è i-ïåðåõîäàõ âîçíèêàåò ñóììàðíàÿ ôîòî ÝÄÑ Ud, ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå êîòîðîé ïðè õîëîñòîì õîäå

kT

Ud = — In (Iô/ Is) (2), è òå÷åò òîê ÷åðåç i-n+ ïåðåõîä, îáóñëîâëåííûé îïòè÷åñêè ãåíåðèðîâàííûìè ýëåêòðîíàìè è äûðêàìè

Ià= Is [exp eUd ] - Iô. (3)

kT-1

Çäåñü Iô - ìàêñèìàëüíàÿ ïëîòíîñòü ôîòîòîêà, ñîîòâåòñòâóþùàÿ äàííîé îñâåùåííîñòè; Is - òîê íàñûùåíèÿ p-n ïåðåõîäà.

 

 îáùåì ñëó÷àå ïðè çàäàííîé èíòåíñèâíîñòè ñâåòà ôîòîòîê, îáóñëîâëåííûé èçáûòî÷íûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà ñ êîíöåíòðàöèÿìè Δn è Δp îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì:

IÔ = å(Δn μn + Δp μð) Ud.

 

Âåëè÷èíà ôîòî ÝÄÑ ÏÑÝÝ îïðåäåëÿåòñÿ ñóììàðíîé âûñîòîé ïîòåíöèàëüíûõ áàðüåðîâ ð-i è i- n+ ïåðåõîäîâ è ñîñòàâëÿåò âåëè÷èíó (0,8÷1,0)Â.

 

Ñîçäàíî ýêñïåðèìåíòàëüíîå óñòðîéñòâî – ïîëóïðîâîäíèêîâûé ïðåîáðàçîâàòåëü ñîëíå÷íîé ýíåðãèè â ýëåêòðè÷åñêóþ ðàçìåðîì 48õ48 ìì íà îñíîâå øèðîêîçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà-êðåìíèÿ, êîòîðûé ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ êàê ýëåìåíò-ìîäóëü ñîëíå÷íîé ýëåêòðîñòàíöèè. Óñòðîéñòâî âûïîëíåíî ñòðóêòóðîé ð-i Si-ðåçêèé ïåðåõîä i-n+ Si ðåçêèé ïåðåõîä ñ âåðõíèì îìè÷åñêèì êîíòàêòîì èç ïðîâîäÿùåãî ñâåòîïðîçðà÷íîãî ñëîÿ, èçãîòîâëåííîãî èç îêèñè îëîâà-èíäèÿ. ð+-ñëîé âûïîëíåí òîëùèíîé 0,1 ìèêðîí èç êðåìíèÿ, ëåãèðîâàííîì áîðîì äî êîíöåíòðàöèè NÀ = 1021 ñì-3. ð+-ñëîé 3 êîíòàêòèðóþùèé ñ ð+-ñëîåì ñôîðìèðîâàí ïóòåì ëåãèðîâàíèÿ áîðîì ñ êîíöåíòðàöèåé NÀ = 1021 ñì-3 .

 

Ñèëüíîëåãèðîâàííûé n+-ñëîé âûïîëíåí èç êðåìíèÿ , îí ëåãèðîâàí äîíîðíîé ïðèìåñüþ äî êîíöåíòðàöèè NÀ = 1021 ñì-3, åãî òîëùèíà ñîîòâåòñòâóåò òîëùèíå ïîäëîæêè. Íà âåðõíèé îìè÷åñêèé êîíòàêò – ïðîâîäÿùèé ñëîé íàíåñåí âíåøíèé ýëåêòðè÷åñêèé âûâîä, ïðåäñòàâëÿþùèé ñëîé àëþìèíèÿ + íèêåëü òîëùèíîé 2 ìèêðîíà è øèðèíîé 2 ìì ïî ïåðèìåòðó êðàÿ ïðîâîäÿùåãî ñëîÿ. Êîíñòðóêöèÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ñòðóêòóðû ÏÏÑÝ ðàçìåùåíà íà àëþìèíèåâîì îñíîâàíèè ðàçìåðîì 48 x 48 ìì, òîëùèíîé 1 ìì è ñîåäèíåíà ñ íèì òîêîïðîâîäÿùèì êëååì.

Ýêñïåðèìåíòàëüíûé ïîëóïðîâîäíèêîâûé ïðåîáðàçîâàòåëü ñîëíå÷íîé ýíåðãèè ðàçìåðîì ïîëåçíîé ïëîùàäè 46 õ 46 ìì ïðè èíòåíñèâíîñòè ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ ÐΣ = 65 ìÂò/ñì2 ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ðàáî÷èé òîê I = 1,2 À, ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå 0,9 Â, ïîëåçíóþ âûõîäíóþ ìîùíîñòü Ðâûõ = 1,2 Âò(≥480Âò/ ì2).

Ðàñ÷¸òíàÿ íàä¸æíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû ÏÏÑÝ ñîñòàâëÿåò 105 ÷àñîâ. Äëÿ èçâåñòíûõ àíàëîãîâ ýòè ýëåêòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû ñîîòâåòñòâåííî ñîñòàâëÿþò: I = 0,21 À, ÐÂÜ1Õ = 0,15 Âò, è íàä¸æíîñòü ðàáîòû íå âûøå 2-104 ÷àñîâ.

 

 

 

Â.Ñû÷èê,

äîêòîð òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð,

 

Í.Óëàñþê,

êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíò.

Áåëîðóññêèé íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò.

 

Â.Øóìèëî,

êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíò

ÇÀÎ «Àòëàíò»

 

ã. Ìèíñê,

 

 

Ìàòåðèàë ïîäãîòîâëåí íà îñíîâå äîêëàäà íà Ìåæäóíàðîäíîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé êîíôåðåíöèè «Ýíåðãîñáåðåæåíèå – âàæíåéøåå óñëîâèå èííîâàöèîííîãî ðàçâèòèÿ ÀÏÊ». Íîÿáðü 2011 ã.

ã. Ìèíñê.

  • Äàòà ïóáëèêàöèè: 05.03.2012
  • 824
ÎÎÎ «ÄÅËÎÂÛÅ ÑÈÑÒÅÌÛ ÑÂßÇÈ»
Îòðàñëåâîé èíôîðìàöèîííî-àíàëèòè÷åñêèé ïîðòàë, ïîñâÿù¸ííûé ýíåðãåòèêå Áåëàðóñè. Àêòóàëüíûå íîâîñòè è ñîáûòèÿ. Ïîäðîáíàÿ èíôîðìàöèÿ î êîìïàíèÿõ, òîâàðû è óñëóãè.
220013
Ðåñïóáëèêà Áåëàðóñü
Ìèíñê
óë. óë. Á. Õìåëüíèöêîãî, 7, îôèñ 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

191611654
5
5
1
150
150