Félvezető fotodetektorok és napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása 1

1. Félvezető fotodetektorok és napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása1 dr. Mizsei János, 2006-2013

2. 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.

3. Fúziós - fotovoltaikus energiatermelő rendszer

4. Az energiatranszport folyamatának részletei...

5. A besugárzás különféle feltételeiAM - air mass

6. abszorpciós tényező A fény és a félvezető kölcsönhatása x

7. Q x A fény és a félvezető kölcsönhatása Q Q Q Q Å Å Å Å A generációs ráta:

8. Ami beérkezik… (energiaspektrum)

9. SI=0 http://jas.eng.buffalo.edu/index.html

10. SI=0

11. Ideális napelem (fotodióda) karakterisztikák

12. Ideális napelem (fotodióda) karakterisztikák Konstrukció: rejtve

13. Ideális napelem (fotodióda) karakterisztikák Konstrukció: rejtve

14. A fény detektálás szempontjából legkedvezőbb munkaponti beállítások Szakadás (I=0), a karakterisztika logaritmikus lesz: Rövidzár (vagy záróirányú előfeszítés), a karakterisztika lineáris lesz: A fotonfluxus:

15. Gazdaságos képletgyűjtemény

16. A fototranzisztor hn n p n+ Fototranzisztor: a kollektoráram a fotogenerált (bázis)áram B-szerese (de némi +UCE előfeszítés szükséges lehet)

17. Az energiatermelés szempontjából legkedvezőbb munkaponti beállítás megkeresése I FF, Fill Faktor

18. Az energiatermelés szempontjából legkedvezőbb munkaponti beállítás …mert T>0 K-en nyitva van a pn átmenet ! Miért nem T=0K ??? I U

19. Ami beérkezik… (energiaspektrum, energia-sűrűség, foton/sec/cm2/eV) Ami beérkezik… (összes, W-nél nagyobb energiájú fotonok száma, eloszlásfüggvény, foton/sec/cm2)

20. a beérkező energia spektruma a beérkező összes teljesítmény: A legkedvezőbb félvezetőanyag kiválasztása

21. A legkedvezőbb félvezetőanyag-földi körülmények között-energiakoncentrálás nélkül, illetve -ezerszeres energiakoncentrációval Cu(In,Ga)Se2

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

23. 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.

24. Napelem cellákpn 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

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

26. Tandem cella (Si egykristály, tömb, több átmenettel)

27. Inverziós cella Schottky gátas cella (Si egykristály, tömb)

28. Vékonyréteg napelem szerkezetek L kicsi, Wg nagy, elnyelés: kicsi.

29. Rétegezett amorf Si napelem szerkezet:vékonyréteg

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

31. Cu(In,Ga)Se2vékonyréteg cella

32. Cu(In,Ga)Se2vékonyréteg cella: energia sávdiagram energia mélység

33. Összehasonlítás http://pveducation.org/pvcdrom

34. A fejlődés

35. Gyakorlati kivitel, szemléltető példák:

36. Összefoglalás napenergia (fúziós energia)-> villamos energia a beépített potenciál segítségével optimálás (munkapont, technológia) gyakorlati kivitel, szemléltető példák. http://nasa.web.elte.hu/Asimov/solarcell_hu/index.html