Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Félvezető napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása 1 dr. Mizsei János, 2006-2013.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Félvezető napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása 1 dr. Mizsei János, 2006-2013."— Előadás másolata:

1

2 Félvezető napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása 1 dr. Mizsei János,

3 Egyedi atom:

4 Elektron- energiaszintek származtatása: hullámegyenlet megoldása. Egyedülálló atom: diszkrét energiaszintek. A szintek közötti elektron-átmenet az energiaszintek közötti energia- különbséggel megegyező energiájú foton kibocsátásával, illetve elnyelésével jár együtt. Adott energia-szintről az elektron végtelenbe való eltávolításához az ionizációs potenciállal egyenlő energia közlése szükséges.

5 Kristályrács (félvezető)

6 a diszkrét energiaszintek sávokká szélesednek (ok: Pauli elv) A hullámegyenlet megoldása periodikus potenciáltér és végtelen kristálytérfogat (Bloch határfeltétel) esetére megadja az elektron által elfoglalható energiaszinteket, sávokat.

7 Intrinsic félvezető 1: generáció 2: vezetés a vezetési sávban 3: vezetés a vegyértéksávban (lyukvezetés) 4: rekombináció

8 N típusú félvezető

9 P típusú félvezető

10 Felületi (Nss) és tömbi (donor, akceptor, mély) energia állapotok egykristályos félvezetőben oxigén

11 Polikristályos (multikristályos) szilárdtest

12 Amorf szilárdtest

13 Főcímek: a napenergia fő jellemzői, a fúziós - fotovoltaikus energiatermelő rendszer működése, a fény és a félvezető kölcsönhatása, az energiatranszport, a beérkező energia spektruma, az energiaátalakítás folyamata, az ideális napelem jellemzői, a legkedvezőbb munkaponti beállítás megkeresése, a legkedvezőbb félvezetőanyag kiválasztása, a legkedvezőbb rétegszerkezet kialakításának szempontjai, napelem cellák, kapcsolat a gyakorlati megvalósítás és az elmélet között.

14 Fúziós - fotovoltaikus energiatermelő rendszer

15 Az energiatranszport folyamatának részletei...

16 A besugárzás különféle feltételei AM - air mass

17 A fény és a félvezető kölcsönhatása abszorpciós tényező x

18 Q A fény és a félvezető kölcsönhatása x        A generációs ráta:

19 

20 Ideális napelem (fotodióda) karakterisztikák

21 Ami beérkezik… (energiaspektrum, energia-sűrűség, foton/sec/cm 2 /eV) Ami beérkezik… (összes, W-nél nagyobb energiájú fotonok száma, eloszlásfüggvény, foton/sec/cm 2 )

22 A legkedvezőbb félvezetőanyag kiválasztása a beérkező energia spektruma a beérkező összes teljesítmény:

23 A legkedvezőbb félvezetőanyag -földi körülmények között -energiakoncentrálás nélkül, illetve -ezerszeres energiakoncentrációval Cu(In,Ga)Se 2

24 Gát Árapály vagy hullámzás energiájával működő vízikerék H A Szinuszos hullámzást („A” amplitúdóval) feltételezve P max nyerhető H=0.39A gátmagasság esetén Nem hasznosítható Fölösleges

25 A legkedvezőbb rétegszerkezet kialakításának szempontjai optimális anyagválasztás (tiltott sáv szélessége, kisebbségi töltéshordozók élettartama), a pn átmenet (potenciálgát) létrehozása, természete, adalékolása és mélysége, a kontaktusok minősége (felületi rekombináció, soros ohmikus ellenállás). Konkrétabban: példákon keresztül.

26 Napelem cellák pn átmenet(ek), fém-félvezető átmenetek, MOS szerkezetek egykristályos, multikristályos, (polikristályos), amorf, elemi, vegyület félvezetőkből tömb, vékonyréteg kivitelben a beépített potenciál eredete, konstrukció választás anyagválasztás technológia választás

27 A pn átmenetes PEARL cella (Si egykristály, tömb) Miért is jó?

28 Tandem cella (Si egykristály, tömb, több átmenettel)

29 Vékonyréteg napelem szerkezetek L kicsi, W g nagy, elnyelés: kicsi.

30 Rétegezett amorf Si napelem szerkezet: vékonyréteg

31 Rétegezett amorf Si – kristályos Si napelem szerkezet: vékonyréteg+tömb p + i n i n +

32 Cu(In,Ga)Se 2 vékonyréteg cella

33 Összehasonlítás

34 A fejlődés

35 Gyakorlati kivitel, szemléltető példák:

36 Optikai koncentráció félvezető napelemekhez Fogalma A hatásfok javulásának eredete A koncentrátorok gyakorlati megvalósítási lehetőségei Példák

37 Optikai koncentráció A „híg” energia összegyűjtése nagyobb felületről, elnyeletése kisebb felületen. Optikailag közelebb visszük a cellát a sugárzó forráshoz !

38 Hátrányok: 1.Csak a direkt fényt használják fel, pedig a beérkező szórt komponens %-a lehet a beeső összes sugárzásnak. 2.A koncentrátornak mindig a nap felé kell néznie (napkövető automatika kell, nagyobb beruházási és fenntartási költséggel). Előny: 1. Kisebb napelemfelület kell. 2. A hatásfok megnövekedése. Hát ez meg mitől ??? Optikai koncentráció Hatásfok: fotogeneráció/termikus generáció.

39 A rövidzárási áram nő a koncentrációval: C: az optikai koncentráció mértéke (az átlagos besugárzás az A r elnyelő felületen osztva a besugárzással a koncentrátor bemenetén)

40 Az üresjárási feszültség: A teljesítmény: …több lesz ! A hatásfok is nő !

41 A koncentráció növelésével nő az áram, és négyzetesen nő a soros ellenálláson kialakuló veszteség: Az optimum: 1.Nagyon jó cellát kell készíteni ahhoz, hogy érdemes legyen koncentrálni ! 2.Rossz cella (nagy R s ) esetén már az 1sun is „túl erős” megvilágítás !

42 Jó hatásfok: több pn átmenetes cella Bonyolult technológia: -drága, -több átmenet: többet vesztünk a réven, mint amennyit nyerünk a vámon.

43 Három pn átmenet, két alagutas átmenet:

44

45 Technológiai nehézségek bonyolult rétegszerkezet rácsállandó illesztetlenségek

46 Optikai koncentrátorok

47 Fresnel lencse: kevesebb anyag, kisebb tömeg olcsóbb és kisebb veszteséget okoz a jóminőségű Fresnel lencs 1000 síkot is tartalmazhat centiméterenként. Optikai koncentrátorok

48

49

50

51 Erős koncentrálás parabolatükörrel Hűtés !!!

52 Optikai koncentráció Parabolikus tükörrel: Kramer Junction, California, power plant

53 Naperőmű (Egyesült Arab Emírség, 2013) lakás évi 175 ezer tonna szén- dioxid

54 10 Kw Eurodish -Almeria Spain Optikai koncentráció

55 Fix pontra vetítéssel: Advanced Thermal Systems 150-m 2 Heliostat The Solar Two power tower Optikai koncentráció

56 Dish Shape

57 Kétlépcsős koncentrálás: Hátrány: igen drága, további optikai veszteségek. Optikai koncentráció

58 Összefoglalás napenergia (fúziós energia)-> villamos energia a beépített potenciál segítségével optimálás (munkapont, technológia) gyakorlati kivitel, szemléltető példák.


Letölteni ppt "Félvezető napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása 1 dr. Mizsei János, 2006-2013."

Hasonló előadás


Google Hirdetések