Félvezető fotodetektorok és napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása (Bevezetés) Habilitációs előadás dr. Mizsei János, 2003

Főcímek: a napenergia fő jellemzői, a fúziós - fotovoltaikus energiatermelő rendszer működése, 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.

Fúziós - fotovoltaikus energiatermelő rendszer

Az energiatranszport folyamatának részletei...

A besugárzás különféle feltételei AM - air mass

Ami beérkezik… (energiaspektrum)



Ideális napelem (fotodióda) karakterisztikák

A fény detektálás szempontjából legkedvezőbb munkaponti beállítások, a fototranzisztor Szakadás, a karakterisztika logaritmikus lesz: Rövidzár, a karakterisztika lineáris lesz: Fototranzisztor: a kollektoráram a fotogenerált áram B-szerese

Az energiatermelés szempontjából legkedvezőbb munkaponti beállítás megkeresése FF, Fill Faktor

A legkedvezőbb félvezetőanyag kiválasztása a beérkező energia spektruma

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

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

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

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

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

Tandem cella (Si egykristály, tömb, több átmenettel)

Inverziós cella Schottky gátas cella (Si egykristály, tömb)

Vékonyréteg napelem szerkezetek

Rétegezett amorf Si napelem szerkezet: vékonyréteg

Cu(In,Ga)Se 2 vékonyréteg cella

Cu(In,Ga)Se 2 vékonyréteg cella: energia sávdiagram energia mélység

Összehasonlítás

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