Studiul comparativ al celulelor solare de diferite tipuri

Cuprins licență Cum descarc?

CUPRINS
Capitol, Titlu Pagina
I. Efectul fotovoltaic 4
1.1 Conversia fotoelectrică a energiei 4
1.1.1 Efectul fotoelectric intern 4
1.1.2 Efectul Dember 5
1.1.3 Efectul fotovoltaic 7
1.2 Conducţia în semiconductoare 8
1.2.1 Analiza funcţionării unei joncţiuni p-n 11
1.2.2 Comportarea semiconductorului p-n la o iluminare cu o radiaţie electromagnetică cu frecvenţă susceptibilă de a determina o manifestare a unui efect fotovoltaic 
15
1.3 Caracteristica externă a generatorului fotovoltaic 16
1.3.1 Generatorul fotovoltaic – Putere şi Randament 19
II. Tipuri de celule fotovoltaice 22
2.1 Generalităţi 22
2.2 Celule solare pe bază de Siliciu cristalin(c-Si) 26
2.2.1 Siliciul cristalin ca material fotovoltaic 27
2.2.2 Structura celulei pe bază de siliciu cristalin 28
2.2.3 Efectele dimensiunii celulelor solare 34
2.2.4 Comparaţia performanţelor 35
2.3 Celule solare pe bază de Siliciu amorf (a-Si) 36
2.3.1 Modele pentru celule solare pe bază de siliciu amorf 39
2.3.2 Avantajele sistelelor fotovoltaice pe bază de siliciu amorf 42
2.4. Celule solare pe bază de Cu(InGa)Se_2 (CIGS) 42
2.5 Celule solare pe bază de Teluridă de Cadmiu (CdTe) 45
2.5.1 Metode de depunere a celulelor CdTe thin-film 48
2.5.2 Celule solare cu strat subţire CdTe 49
2.5.3 Viitorul celulelor solare pe bază de CdTe 52
2.6 Celule solare pe bază de vopsea sensibilizată (DSSC) 54
2.6.1 Structura şi materialele folosite pentru celule solare pe bază de vopsea sensibilizată 
54
2.6.2 Caracteristicile celulelor solare pe bază de vopsea sensibilizată 
56
III. Simulatoare solare pentru studiul celulelor 58
3.1 Generalităţi 58
3.2 Tipuri de simulatoare solare 65
3.3 Utilizare şi avantaje 67
IV. Determinări experimentale 68
4.1.Schema de principiu pentru evaluarea performanţelor celulelor solare 68
4.2. Rezultate experimentale 69
V. Concluzii 80
Bibliografie 83

Extras din licență Cum descarc?

CAPITOLUL I
EFECTUL FOTOVOLTAIC
1.1 Conversia fotoelectrică a energiei
Celula solară este un dispozitiv ce poate fi realizat din mai multe materiale semiconductoare care sub acţiunea radiaţiei unui flux luminos din spectrul optic transformă energia recepţionată în energie electrică pe baza a trei efecte:
Efectul fotoelectric intern;
Efectul Dember;
Efectul fotovoltaic.
Dispozitivele semiconductoare sunt fabricate din materiale semiconductoare cu rezistivitatea electrică ρ cuprinsă între 〖10〗^(-1) şi 〖10〗^3 Ω·cm, intermediar între materiale conductoare şi izolatoare, printre care cele mai uzuale sunt: Siliciul (Si), Germaniul (Ge) şi Arsenura de Galiu (GaAs).
1.1.1 Efectul fotoelectric intern
Fizicianul rus A.G. Stoletov a elaborat o metodă clasică pentru studiul acestui efect între anii 1888 şi 1890 definindul ca: “efectul fotoelectric constă în emisia de electroni în afara unui metal expus unui flux luminos”[1].
Sub acţiunea luminii, în general a cuantelor de radiaţie, proprietăţile semiconductorilor, în special conductivitatea electrică creşte şi rezistivitatea scade, acestea constituind efectul fotoelectric intern. Radiaţia luminoasă poate fi privită ca un flux de fotoni a caror frecvenţă aparţine spectrului vizibil, fiecare foton fiind considerat ca o particulă, fără masă, doar cu energie (1):
W_f=h·ν (1)
h=6.6524·〖10〗^(-34) [J/grad] reprezentand constant lui Planck,
ν este frecvenţa radiaţiei.
Fluxul de fotoni pătrunde în interiorul semiconductorului, iar prin ciocnirea acestora cu constituienţi materialului semiconductor se produce efectul fotoelectric intern datorită următoarelor cauze:
Se generează perechile electron – gol;
Se ionizează stările legate;
Se comunică energie purtătorilor liberi care devin energizati.
Variaţia conductivităţii semiconductorilui (σ) necesară produceri efectului fotoelectric intern este exprimată de următoarea formulă (2):
Δσ=e·q·α(μ_n τ_n η_n+μ_p τ_p η_p) (2)
în care: - μ_n τ_n η_n reprezintă conductivitatea de întuneric,
- μ_p τ_p η_p reprezintă conductivitatea la iluminare permanentă.
iar: e – sarcina elementară,
q – numărul fotonilor incidenţi care străbat suprafaţa semiconductorului pe direcţia fluxului în unitatea de timp,
α – probabilitatea de absorbţie a unui foton,
μ – mobilitatea purtătorilor,
τ – durata de viaţă a purtătorilor,
η – randamentul cuantic.
1.1.2 Efectul Dember
Descoperit în anul 1925 de catre Harry L. Dember de unde îi provine şi denumirea a fost studiat doar în cazul metalelor, fiind analizat ulterior pentru materiale mult mai complexe [2].

Fisiere în arhivă (1):

 Studiul comparativ al celulelor solare de diferite tipuri.docx

Imagini din acest licență Cum descarc?

Bibliografie

Carmen L. S., Fizica Atomică(Note de curs)
www.wikipedia.org
Spânulescu Ion, Celule solare, Ed. Ştiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti, 1983
www.et.upt.ro
Mugur Bălan, Energii regenerabile, Ed. Tehnică Cluj Napoca, 2007
www.bpsolar.fr
Răducu Marian, Electronică analogică, Ed. Matrix Rom, Bucureşti, 2009
Lefter Emilian, Surse de energie Note de curs
Steven Hegedus, Antonio Luque, “Achivements and Challenges of Solar Electricity from Photovoltaics, 2011
http://org.ntnu.no/
Schmela M, Photon International 3, 140 (2008)
Turton R, Band structure of Si: Overview in Hull R (ed.), Properties of Crystalline Silicon, INSPEC, Stevenage, UK (1999)
Sproul A, Green M, J. Appl. Phys. 70, 846–854 (1991).
King R, Sinton R, Swanson R, IEEE Trans. Electron Devices 37, 1399–1409 (1990).
Kerr MJ, Campbell P, Cuevas A, Proc. IEEE PVSC, pp 439–441 (2002).
Green M, Silicon solar cells. Advanced principles and practice, Chap. 7, Centre for Photovoltaic Devices and Systems, University of New South Wales, Sydney (1995).
Verlinden P, Sinton R, Wickham K, Crane R, Swanson R, Proc. 14th EC PVSEC, pp 96–100 (1997).
Taguchi M et al, Prog in Photovoltaics 8 503–514 (2000)
Ignacio Tobias, Carlos del Canizo, “Crystalline Silicon Solar Cells and Modules”, 2011
Saitoh T, Hashigami H, Rein S, Glunz S, Prog in Photovoltaics 8 535–547 (2000).
Myers S, Seibt M, J. Appl. Phys. 88 3795–3819 (2000).
Zhao J, Wang A, Green M, Prog in Photovoltaics 2, 227–230 (1994).
Wenham S, Prog in Photovoltaics 1, 3–10 (1993).
Cuevas A, Russel D, Prog. In Photovoltaics, (2000)
Cuevas A, Sinton R, Swanson R, Proc. 21st IEEE PVSC, pp 327–332 (1990).
Moehlecke A, Zanesco I, Luque A, “Proc. 1st World CPEC”, 1994
Mulligan W et al, Proc. 28th IEEE PVSC, pp 158–163 (2000).
Green M, Silicon solar cells. Advanced principles and practice, Chap. 7, Centre for Photovoltaic Devices and Systems, University of New South Wales, Sydney (1995).
Zhao J, Wang A, Green M, Prog in Photovoltaics 7 471–474 (1999).
Perlin J, Space to Earth: The Story of Solar Electricity (aatec publications, Ann Arbor, 1999).