Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Energia słoneczna roczne światowe zużycie energii – ok. 15 TW energia słoneczna docierająca do Ziemi w ciągu roku – średnio 86 000 TW energia wiatrowa.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Energia słoneczna roczne światowe zużycie energii – ok. 15 TW energia słoneczna docierająca do Ziemi w ciągu roku – średnio 86 000 TW energia wiatrowa."— Zapis prezentacji:

1 Energia słoneczna roczne światowe zużycie energii – ok. 15 TW energia słoneczna docierająca do Ziemi w ciągu roku – średnio TW energia wiatrowa – 870 TW energia geotermalna – 32 TW

2 Historia – XIX w. 1834: Edmund Becquerel – oświetlił roztwór AgCl z podłączonymi elektrodami Pt uzyskując przepływ prądu – odkrycie efektu fotowoltaicznego 1877: W.G. Adams i R.E. Day zaobserwowali fotoprzewodnictwo Se 1883: Ch. Fritts – pierwsza bateria słoneczna oparta o cienką warstwę Se

3 Efekt fotoelektryczny – Nobel 1921

4 1954 – Bell Labs Chapin, Fuller i Pearson – pierwsze ogniwo słoneczne oparte o Si – 4.5 % wydajności

5 1958 – Hoffman Electronics Panele fotowoltaiczne Si, 100 cm 2, wydajność 10 % wykorzystane do zasilania satelity komunikacyjnego Vanguard 1

6 Obecnie...

7 Promieniowanie słoneczne stała słoneczna – moc promieniowania słonecznego docerająca do atmosfery przeliczona na jednostkę powierzchni Ziemia ,1 W/m 2 Merkury W/m 2 Neptun - 1,5 W/m 2

8 Promieniowanie ciała doskonale czarnego CDC - Ciało całkowicie pochłaniające promieniowanie Słońce – ciało doskonale czarne o temperaturze 5800 K Wyjaśnienie obserwowanego rozkładu wymagało założenia skwantowania energii promieniowania Rozkład Plancka:

9 Zewnętrzny efekt fotoelektryczny - fotokomórka energia światła > praca wyjścia za metalu elektrony wybite z powierzchni anody trafiają do obwodu i docierając do katody zamykają obwód

10 Wewnętrzny efekt fotoelektryczny – ogniwo słoneczne złącze p-n

11 1. absorpcja 2. termalizacja 3. dryf e-e- ważne parametry przerwa energetyczna E g poziom domieszkowania współczynnik absorpcji czas życia nośników droga dyfuzji nośników L d ruchliwość nośników ECEC EVEV Efekt fotoelektryczny w złączu pn

12 charakterystyka I-V po ciemku charakterystyka I-V ogniwa oświetlonego zasada superpozycji A - współczynnik idealności diody (A=1 równanie dyfuzji) A>1 straty elektronów - rekombinacja Charakterystyka I-V

13 I sc – prąd zwarcia (short circuit current) więcej zaabsorbowanych fotonów większy I sc V oc – napięcie otwartego obwodu (open circuit voltage) większa przerwa energetyczna (E g ) większe V oc FF – współczynnik wypełnienia (fill factor) punkt maksymalnej mocy P max =I mp *U mp wydajność ogniwa: Charakterystyka I-V c.d.

14 spektrum słoneczne (1 kW/m 2 ) maksymalna wydajność ogniwa jednozłączowego, tylko rekombinacja promienista, tylko straty na skutek termalizacji Optymalna przerwa energetyczna Si: 1.11 eV = 1120 nm GaAs: 1.43 eV = 870 nm CIGS: 1,2 V = 1030 nm CdTe: 1.5 eV = 830 nm

15 CdS/CdTe cell W – szerokość obszaru zubożonego – współczynnik absorpcji L D – średnia droga dyfuzji elektronów Wydajność kwantowa zależność uzyskanego prądu od długości fali padającego na ogniwo światła inaczej: stosunek ilości padających fotonów do płynących w obwodzie elektronów idealnie QE=1 Każdy foton generuje elektron, który trafia do obwodu

16 monokrystaliczne : 25% (panel %) polikrystaliczne: ~20.4 % (panel-15%) -Si: =12.5% (panel-10%) t.zw. skośna przerwa energetyczna SŁABA ABSORPCJA (energia fotonu jest przekazywana elektronowi przy udziale sieci krystalicznej) parametry Si używanego w fotowoltaice domieszkowanie ~10 16 cm -3 ruchliwość nośników ~1000 cm 2 /Vs średnia droga dyfuzji~100 m opór warstwy ~0.1 cm 2 (dla d= 500 m) Ogniwa Si

17 monokrystaliczny Sipolikrystaliczny Siamorficzny Si

18 standardowo = % m Etapy produkcji: piasek kryształ typu p (metoda Czochralskiego) cięcie, trawienie domieszkowanie na typ n (fosfor) elektryczne kontakty powłoka antyreflekcyjna Monokrystaliczny Si

19 Metoda Czochralskiego metoda polegająca na powolnym wyciąganiu z roztopionego Si zarodka kryszału Si przy jednoczesnym jego powolnym obracaniu

20 Polikrstaliczny Si wielkość ziaren ~ grubość warstwy 2-3% mniej wydajne, 80% kosztów w porównaniu do mono-Si straty prądy na skutek rekombinacji elektronów na granicach ziaren Polikrystaliczny Si

21 21 Amorficzny Si zalety: prosta przerwa energetyczna 10x większa absorpcja niż w Si krystalicznym mniejsze zużycie materiału tańszy proces produkcji wady: mniej wydajne szeroka przerwa energetyczna częściowa degradacja na skutek oświetlenia (efekt Staeblera – Wrońskiego)

22 22 degradacja ogniwa na skutek generacji defektów w materiale pod wpływem oświetlenia prowadzi to do zwiększenia rekombinacji elektronów i strat w wydajności z czasem materiał się stabilizuje, a wydajność spada do ok. 80% początkowej Efekt Staeblera-Wrońskiego w Si Staebler, Wroński, Appl. Phys. Lett. 31 (1977) 292

23 23 np grubość 0.5 m4 m doping10 18 cm cm -3 średnia droga dyfuzji 1.4 m3 m czas życia nośników10 -9 s10 -8 s Prosta przerwa energetyczna Eg = 1.43 eV absorpcja ok. 10x większa niż w Si dużo cieńsze warstwy najwydajniejsze najdroższe ( tylko zastosowania kosmiczne ) ok $ za m 2 (Si rzędu 500 $) GaAs

24 materiały polikrystaliczne wysoka absorpcja – 2-5 m grubości absorbery heterozłącza (złącze dwóch różnych materiałów) p-n proste i niekosztowne technologie produkcji kilkaset razy mniej materiału niż w przypadku Si głównie Si, CdTe, Cu(In,Ga)Se 2 okno (E g1) absorber (E g2 ) Cienkowarstwowe ogniwo słoneczne

25 25 Cienkowarstwowe ogniwo słoneczne absorber: CdTe Cu(In,Ga)Se 2 bufor: CdS Zn(O,S) In 2 S 3 okno: ZnO ITO absorber: przerwa energetyczna poniżej 1.5 eV typ p domieszkowanie ~10 16 cm -3 wysoka absorpcja okno i bufor szeroka przerwa energetyczna (przezroczyste) dobre dopasowanie krystaliczne do absorbera typ n domieszkowanie cm -3

26 Giętkie podłoża CdTe - Konarka CIGS - Flisom Si - LINQUAN


Pobierz ppt "Energia słoneczna roczne światowe zużycie energii – ok. 15 TW energia słoneczna docierająca do Ziemi w ciągu roku – średnio 86 000 TW energia wiatrowa."

Podobne prezentacje


Reklamy Google