Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Солнечные батареи

Содержание

ВедениеСолнечные батареи - тот же фотоприемник на p-n переходе, только его задача обеспечить Рmax на выходе.
СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИСолнечные элементы ВедениеСолнечные батареи - тот же фотоприемник на p-n переходе, только его Характеристики излучения Солнца Спектр АМ1 - когда солнце стоит в зените; при Характеристики излучения Солнца На рисунке приведены четыре кривые, иллюстрирующие спектральное распределение интенсивности Характеристики излучения Солнца Источником энергии солнечного излучения служит термоядерная реакция – каждую Характеристики излучения Солнца При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется в основном Солнечные элементы с гетеропереходамиГетеропереходы представляют собой переходы, образующиеся при контакте двух полупроводников Солнечные элементы с гетеропереходамиФотоны с энергией, большей Eg1, поглощаются в первом полупроводнике, Солнечные элементы с гетеропереходами Преимущества1) в увеличении спектрального отклика в коротковолновом диапазоне Солнечные элементы на барьерах Шоттки.При этом слой металла должен быть достаточно тонким, В условиях, типичных для работы солнечных элементов, возбуждение светом носителей из металла Солнечные элементы на барьерах Шоттки. Преимущества1) изготовление таких элементов при низких температурах, Солнечные элементы на барьерах Шоттки. Преимущества3) высокая радиационная стойкость элементов, поскольку вблизи КПД Солнечного элементаток I равенПричем IФ не зависит от внешнегонапряжения VG = КПД Солнечного элементаПри холостом ходе I=0: Распространенные материалыSiАрсенид галлия – один из наиболее перспективных материалов для создания высокоэффективных Распространенные материалыПоликристаллические тонкие пленки также весьма перспективны для солнечной энергетики. Чрезвычайно высока Принцип работы Элемент солнечной батареи представляет собой пластинку кремния n-типа, окруженную слоем Принцип работыАналогично и избыточные дырки, созданные в n-слое, частично переносятся в p-слой Зонная модель разомкнутого p-n-перехода: а) - в начальный момент освещения; б) - Генерирование электрического тока солнечным элементома — фотоны А и В образовали электронно-дырочные Основные параметры и характеристики 			фотоэлемента Конструкция СБ     * Конструктивно солнечные батареи обычно выполняют ПрименениеГлавное применение СБ нашли в космонавтике, где они занимают доминирующее положение среди ПрименениеВ земных условиях С. б. используют для питания устройств автоматики, переносных радиостанций ПрименениеУстройства, использующие энергию солнца, разработаны для отопления, освещения и вентиляции зданий, небоскрёбов, Заключение.В настоящее время тематика солнечных Батарей является достаточно перспективнойТак как Солнечная Энергия
Слайды презентации

Слайд 2 Ведение
Солнечные батареи - тот же фотоприемник на

ВедениеСолнечные батареи - тот же фотоприемник на p-n переходе, только

p-n переходе, только его задача обеспечить Рmax на выходе.


К Квант света

Внутренний фотоэффект




Слайд 3 Характеристики излучения Солнца
Спектр АМ1 - когда солнце

Характеристики излучения Солнца Спектр АМ1 - когда солнце стоит в зените;

стоит в зените; при этом Р ~925 Вт/м2.  Спектр АМ2 реализуется

при  =60; при этом Р ~691Вт/м2.. Средняя интенсивность излучения на Земле примерно совпадает с интенсивностью излучения, прошедшего через воздушную массу АМ1,5 ; при этом составляет Р ~844 Вт/м2. Верхняя кривая соответствует солнечному спектру за пределами земной атмосферы, т.е. при нулевой воздушной массе (АМ0). Это распределение можно аппроксимировать распределением интенсивности черного тела при температуре 5800 К. Спектр АМ0 определяет работу солнечных батарей на спутниках и космических кораблях.

Спектр АМ1 соответствует распределению солнечного излучения на поверхности Земли, когда солнце стоит в зените; при этом полная мощность излучения составляет ~925 Вт/м2.


Слайд 4 Характеристики излучения Солнца














На рисунке приведены четыре кривые,

Характеристики излучения Солнца На рисунке приведены четыре кривые, иллюстрирующие спектральное распределение

иллюстрирующие спектральное распределение интенсивности солнечного излучения (мощность на единицу

площади в единичном интервале длин волн).


Слайд 5 Характеристики излучения Солнца
Источником энергии солнечного излучения служит

Характеристики излучения Солнца Источником энергии солнечного излучения служит термоядерная реакция –

термоядерная реакция – каждую секунду на Солнце ~6*1011 кг

водорода превращается в гелий. Дефект массы при этом составляет 4000 кг, что согласно соотношению Эйнштейна E=mc2 приводит к выделению 4*1020 Дж энергии. Основная часть этой энергии испускается в виде электромагнитного излучения в диапазоне 0,2–3 мкм. Поскольку полная масса Солнца ~2*1030 кг, оно должно пребывать в достаточно стабильном состоянии свыше 10 млрд. лет с постоянным выделением энергии. Интенсивность солнечного излучения в свободном пространстве на удалении, равном среднему расстоянию между Землей и Солнцем, называется солнечной радиацией. Ее величина – 1353 Вт/м2.

Слайд 6 Характеристики излучения Солнца
При прохождении через атмосферу солнечный

Характеристики излучения Солнца При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется в

свет ослабляется в основном из-за поглощения инфракрасного излучения парами

воды, ультрафиолетового излучения – озоном и рассеяния излучения частицами атмосферной пыли и аэрозолями. Показатель атмосферного влияния на интенсивность солнечного излучения, доходящего до земной поверхности, называется “воздушной массой” (АМ)
АМ определяется как секанс угла между Солнцем и зенитом.

Слайд 7 Солнечные элементы с гетеропереходами
Гетеропереходы представляют собой переходы, образующиеся

Солнечные элементы с гетеропереходамиГетеропереходы представляют собой переходы, образующиеся при контакте двух

при контакте двух полупроводников с различными энергетическими положениями запрещенной

зоны.
Фотоны с энергией, меньшей Eg1, но большей Eg2, будут проходить через слой первого полупроводника, который играет роль оптического окна, и поглощается во втором полупроводнике. Носители, генерируемые излучением внутри обедненного слоя и в электронейтральном объеме полупроводника в пределах диффузионной длины от перехода, будут коллектироваться переходом подобно тому, как это имеет место в солнечных элементах с n - p-гомопереходами.


Слайд 8 Солнечные элементы с гетеропереходами
Фотоны с энергией, большей Eg1,

Солнечные элементы с гетеропереходамиФотоны с энергией, большей Eg1, поглощаются в первом

поглощаются в первом полупроводнике, и переход будет коллектировать носители,

генерируемые этим излучением на расстоянии от перехода, не превышающем диффузионную длину, либо непосредственно в области пространственного заряда перехода.

Слайд 9 Солнечные элементы с гетеропереходами Преимущества
1) в увеличении спектрального

Солнечные элементы с гетеропереходами Преимущества1) в увеличении спектрального отклика в коротковолновом

отклика в коротковолновом диапазоне при условии, что энергия Eg1

достаточно велика и фотоны с высокой энергией поглощаются в обедненном слое второго полупроводника
2) в понижении последовательного сопротивления при условии, что первый полупроводник можно сильно легировать, не ухудшая при этом условия прохождения света через него
3) в высокой радиационной стойкости, если первый слой полупроводника достаточно толстый и полупроводник имеет широкую запрещенную зону.

Слайд 10 Солнечные элементы на барьерах Шоттки.
При этом слой металла

Солнечные элементы на барьерах Шоттки.При этом слой металла должен быть достаточно

должен быть достаточно тонким, чтобы основная доля света достигла

полупроводника. Можно выделить три компоненты фототока. Одна из них обусловлена поглощением в металле фотонов с энергией hn qj В (qj В - высота барьера), что вызывает возбуждение дырок через барьер в полупроводник (эта компонента на рис. 26 обозначена цифрой 1). Попадающий в полупроводник коротковолновый свет поглощается главным образом в обеднённом слое (соответствующий фототок на рис. 26 обозначен цифрой 2). Длинноволновый свет, поглощается в нейтральном объёме полупроводника, создаёт электронно-дырочные пары; затем электроны, так же как и в случае обычного р-n - перехода, диффундируют к краю обеднённого слоя, где происходит их коллектирование (этот фототок на рис. 26 обозначен цифрой 3).


Слайд 11 В условиях, типичных для работы солнечных элементов, возбуждение

В условиях, типичных для работы солнечных элементов, возбуждение светом носителей из

светом носителей из металла в полупроводник составляет менее 1%

полного фототока, и поэтому этим процессом можно пренебречь.

Длинноволновый свет, поглощается в нейтральном объёме полупроводника, создаёт электронно-дырочные пары; затем электроны, так же как и в случае обычного р-n - перехода, диффундируют к краю обеднённого слоя, где происходит их коллектирование (этот фототок на рис. 26 обозначен цифрой 3).


Слайд 12 Солнечные элементы на барьерах Шоттки. Преимущества
1) изготовление таких

Солнечные элементы на барьерах Шоттки. Преимущества1) изготовление таких элементов при низких

элементов при низких температурах, поскольку отпадает необходимость в проведении

высоковольтной операции - диффузии

2) применение данной технологии при создании поликристаллических и тонкоплёночных солнечных элементов

Слайд 13 Солнечные элементы на барьерах Шоттки. Преимущества
3) высокая радиационная

Солнечные элементы на барьерах Шоттки. Преимущества3) высокая радиационная стойкость элементов, поскольку

стойкость элементов, поскольку вблизи их поверхности существует сильное электрическое

поле
4) большой выходной ток и хороший спектральный отклик, что также обусловлено непосредственным примыканием обеднённого слоя к поверхности полупроводника, вследствие чего ослабляется негативное влияние малых времен жизни и высокой скорости поверхностной рекомбинации.


Слайд 14 КПД Солнечного элемента
ток I равен
Причем IФ не зависит

КПД Солнечного элементаток I равенПричем IФ не зависит от внешнегонапряжения VG

от внешнего
напряжения VG = const. При освещении:

Если убрать нагрузку

Rн то Iф = Iкз тогда


Vg – Падение напряжения на нагрузке Rн


Слайд 15 КПД Солнечного элемента
При холостом ходе I=0:


КПД Солнечного элементаПри холостом ходе I=0:

VG – в Вольтах
I – в милиамперах

ВАХ солнечного элемента
Концентрация света не увеличивает КПД
КПД можно менять если применять различ
ные материалы, т. к. у разных материалов разная Еg
КПД=28% если это GaAs т.к. у него Еg=1,4 эВ


Слайд 16 Распространенные материалы
Si
Арсенид галлия – один из наиболее перспективных

Распространенные материалыSiАрсенид галлия – один из наиболее перспективных материалов для создания

материалов для создания высокоэффективных солнечных батарей. Это объясняется следующими

его особенностями:
почти идеальная для однопереходных солнечных элементов ширина запрещенной зоны 1,43 эВ;
повышенная способность к поглощению солнечного излучения: требуется слой толщиной всего в несколько микрон;
высокая радиационная стойкость, что совместно с высокой эффективностью делает этот материал чрезвычайно привлекательным для использования в космических аппаратах;
относительная нечувствительность к нагреву батарей на основе GaAs;
характеристики сплавов GaAs с алюминием, мышьяком, фосфором или индием дополняют характеристики GaAs, что расширяет возможности при проектировании солнечных элементов.


Слайд 17 Распространенные материалы
Поликристаллические тонкие пленки также весьма перспективны для

Распространенные материалыПоликристаллические тонкие пленки также весьма перспективны для солнечной энергетики. Чрезвычайно

солнечной энергетики. Чрезвычайно высока способность к поглощению солнечного излучения

у диселенида меди и индия (CuInSe2) – 99 % света поглощается в первом микроне этого материала (ширина запрещенной зоны – 1,0 эВ).
Теллурид кадмия (CdTe) – еще один перспективный материал для фотовольтаики. У него почти идеальная ширина запрещенной зоны (1,44 эВ) и очень высокая способность к поглощению излучения. Пленки CdTe достаточно дешевы в изготовлении.
Среди солнечных элементов особое место занимают батареи, использующие органические материалы. Коэффициент полезного действия солнечных элементов на основе диоксида титана, покрытого органическим красителем, весьма высок – ~11 %.


Слайд 18 Принцип работы
Элемент солнечной батареи представляет собой пластинку

Принцип работы Элемент солнечной батареи представляет собой пластинку кремния n-типа, окруженную

кремния n-типа, окруженную слоем кремния р-типа толщиной около одного

микрона, с контактами для присоединения к внешней цепи.
Когда СЭ освещается, поглощенные фотоны генерируют неравновесные электрон - дырочные пары.

Электроны, генерируемые в p-слое вблизи p-n-перехода, подходят к p-n-переходу и существующим в нем электрическим полем выносятся в n-область.


Слайд 19 Принцип работы
Аналогично и избыточные дырки, созданные в n-слое,

Принцип работыАналогично и избыточные дырки, созданные в n-слое, частично переносятся в

частично переносятся в p-слой (рис. а). В результате n-слой

приобретает дополнительный отрицательный заряд, а p-слой – положительный. Снижается первоначальная контактная разность потенциалов между p- и n-слоями полупроводника, и во внешней цепи появляется напряжение (рис. б). Отрицательному полюсу источника тока соответствует n-слой, а p-слой – положительному.

Слайд 20 Зонная модель разомкнутого p-n-перехода: а) - в начальный

Зонная модель разомкнутого p-n-перехода: а) - в начальный момент освещения; б)

момент освещения; б) - изменение зонной модели под действием

постоянного освещения и возникновение фотоЭДС

Слайд 21 Генерирование электрического тока солнечным элементом
а — фотоны А

Генерирование электрического тока солнечным элементома — фотоны А и В образовали

и В образовали электронно-дырочные пары аа' и bb'. Электрон

c и дырка с', образованные предыдущим фотоном, движутся к контактам солнечного элемента. Электроны d, e, f и g перемещаются по внешней цепи, образуя электрический ток;
б — дырка, образованная фотоном А, прошла через переход и направляется к положительному контакту. Электрон, образованный фотоном В, также прошел через переход и движется к отрицательному контакту Электрон с перешел из полупроводника в проводник. Электрон g перешел в полупроводник и рекомбинировал с дыркой с'.

Слайд 22 Основные параметры

Основные параметры и характеристики 			фотоэлемента

и характеристики фотоэлемента

1) Интегральная чувствительность – отношение фототока к вызывающему его световому потоку. Для определения этой чувствительности используют, как правило, эталонные источники света.
2) Спектральная чувствительность – величина, определяющая диапазон значений длин волн оптического излучения, в котором практически возможно использовать данный фотоэлемент
3) Вольтамперная характеристика – зависимость фототока от напряжения на фотоэлементе при постоянном значении светового потока.
4) Кпд, или коэффициент преобразования солнечного излучения – отношение электрической мощности, развиваемой фотоэлемента в номинальной нагрузке к падающей световой мощности.


Слайд 23 Конструкция СБ
* Конструктивно

Конструкция СБ   * Конструктивно солнечные батареи обычно выполняют в

солнечные батареи обычно выполняют в виде плоской панели из

солнечных элементов, защищенных прозрачными покрытиями. Число этих элементов в батарее может достигать нескольких сотен тыс., площадь панели - десятков м2, генерируемая мощность - нескольких десятков КВт.
* Достоинства солнечных батарей - их простота, надёжность и долговечность, малая масса и миниатюрность солнечных элементов, генерирование энергии без загрязнения окружающей среды;
* Основной недостаток, ограничивающий развитие солнечной фотоэнергетики, - их пока ещё высокая стоимость.


Слайд 24 Применение
Главное применение СБ нашли в космонавтике, где они

ПрименениеГлавное применение СБ нашли в космонавтике, где они занимают доминирующее положение

занимают доминирующее положение среди др. источников автономного энергопитания. СБ

снабжают электроэнергией аппаратуру спутников и системы жизнеобеспечения космических кораблей и станций, а также заряжают электрохимические аккумуляторы, используемые на теневых участках орбиты.


Слайд 25 Применение
В земных условиях С. б. используют для питания

ПрименениеВ земных условиях С. б. используют для питания устройств автоматики, переносных

устройств автоматики, переносных радиостанций и радиоприёмников, для катодной антикоррозионной

защиты нефте- и газопроводов. В Калифорнии суммарная мощность всех солнечных установок составляет 100 мегаватт и сравнима с мощностью небольшой атомной электростанции




Солнечные электростанции





Слайд 26 Применение
Устройства, использующие энергию солнца, разработаны для отопления, освещения

ПрименениеУстройства, использующие энергию солнца, разработаны для отопления, освещения и вентиляции зданий,

и вентиляции зданий, небоскрёбов, опреснения воды, производства электроэнергии. Такие

устройства используются в различных технологических процессах.
Кроме традиционных кремниевых фотоэлементов, ученые разработали несколько новых технологий. Например, специалисты Института физической электроники при университете в городе Штутгарт (Германия) создали синтетические волокна, которые под воздействием света могут генерировать электрический ток. Его силы достаточно для питания многих маломощных устройств. Например, рубашка, сшитая из такого материала, может питать карманный компьютер, сотовый телефон или какой-либо другой прибор.


  • Имя файла: solnechnye-batarei.pptx
  • Количество просмотров: 121
  • Количество скачиваний: 0
- Предыдущая Регулирование цен
Следующая - Дорогая Светочка