Что такое фотореле для уличного освещения и как оно работает

Применение фотоэлементов:

Фотоэлементы используются:

– в солнечных батареях и электростанциях,

– в защитных устройствах,

– в системах управления производственными процессами,

– в химических анализаторах,

– в системах контроля за сгоранием топлива, за температурой,

– для контроля качества продукции массового производства,

– для светотехнических измерений,

– в указателях уровня,

– в счётных устройствах,

– для синхронизации,

– для автоматического открывания дверей,

– в реле времени,

– в записывающих устройствах,

– и прочих устройствах и оборудовании.

Примечание: Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Коэффициент востребованности
455

КПД фотоэлементов:

КПД производимых в промышленных масштабах полупроводниковых фотоэлементов в среднем составляет 16-19 %, у лучших образцов – до 25 %. В лабораторных условиях уже достигнуты фотоэлементы с КПД порядка 44-45 %.

Ниже в таблице приводится КПД некоторых фотоэлектрических элементов, произведенных на основе различных материалов.

Таблица 1.

Максимальные значения эффективности фотоэлементов и модулей, достигнутые в лабораторных условиях

Тип Коэффициент фотоэлектрического преобразования, %
Кремниевые 24,7
Si (кристаллический)
Si (поликристаллический)
Si (тонкопленочная передача)
Si (тонкопленочный субмодуль) 10,4
Si (аморфный) 9,5
Si (нанокристаллический) 10,1
На основе арсенида галлия и т.п.
GaAs (кристаллический) 25,1
GaAs (тонкопленочный) 24,5
GaAs (поликристаллический) 18,2
InP (кристаллический) 21,9
Тонкие плёнки халькогенидов
CIGS (фотоэлемент) 19,9
CIGS (субмодуль) 16,6
CdTe (фотоэлемент) 16,5
Фотохимические
На базе органических красителей 10,4
На базе органических красителей (субмодуль) 7,9
Органические
Органический полимер 5,15
Многослойные
GaInP/GaAs/Ge 32,0
GaInP/GaAs 30,3
GaAs/CIS (тонкопленочный) 25,8
a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль) 11,7

Такие огромные потери полупроводниковых фотоэлементов (невысокий КПД преобразования солнечного света в электрическую энергию) вызваны отражением солнечного излучения от поверхности фотоэлектрического преобразователя; прохождением части солнечного излучения через фотоэлемент без поглощения в нём; рассеянием избыточной энергии фотонов на тепловые колебания кристаллической решётки; рекомбинацией образовавшихся пар носителей зарядов; внутренним сопротивлением самого фотоэлемента и другими физическими процессами.

Наиболее вероятными материалами для фотоэлементов, используемых в солнечных электростанциях и солнечных батареях, считаются кремний, селенид меди-индия-галлия (Cu(In,Ga)Se2) и арсенид галлия (GaAs).

Повышение КПД фотоэлементов возможно за счет:

– использования полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны (например, полупроводников из иных материалов нежели кремний: материалов на основе комплексных галогенидов сурьмы и висмута и пр.);

– направленного улучшения свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;

– перехода от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;

– оптимизации конструктивных параметров фотоэлектрического преобразователя (глубины залегания p-n перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);

– применения многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту фотоэлемента от космической радиации;

– разработки фотоэлементов, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;

– создания каскадных фотоэлементов из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовывать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.;

– создания фотоэлектрических преобразователей с двухсторонней чувствительностью (добавляют  дополнительные 80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны);

– применения люминесцентно-переизлучающих структур;

– использования линз Френеля,

– предварительного разложения солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным фотоэлементами;

– использования различных нанослоев и нанопокрытий фотоэлементов и т.д.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий