Фотоэлектрические преобразователи энергии

                     ФОВнТОВнЭЛЕКВнТРИВнЧЕВнСКИЕ ПРЕВнОБВнРАВнЗОВнВАВнТЕВнЛИ ЭНЕРГИИ.

       Для пиВнтаВнния маВнгиВнстВнральВнных сисВнтем элекВнтроВнснабВнжеВнния и разВнличВнноВнго обоВнруВндоВнваВнния на КЛА шиВнроВнко исВнпольВнзуВнютВнся ФЭП; они предВннаВнзнаВнчеВнны такВнже для подВнзаВнрядВнки борВнтоВнвых хиВнмиВнчеВнских АБ. КроВнме тоВнго, ФЭП наВнхоВндят приВнмеВннеВнние на наВнземВнных стаВнциоВннарВнных и пеВнреВндвижВнных объВнекВнтах,  наВнприВнмер, в АЭУ элекВнтроВнмоВнбиВнлей. С поВнмоВнщью ФЭП, разВнмеВнщенВнных на верхВнней поВнверхВнноВнсти крыльВнев, осуВнщеВнстВнвВнлеВнно пиВнтаВнние приВнводВнноВнго элекВнтроВндвиВнгаВнтеВнля винВнта одВнноВнмеВнстВнноВнго эксВнпеВнриВнменВнтальВнноВнго саВнмоВнлеВнта (США), соВнверВншивВншеВнго пеВнреВнлет чеВнрез проВнлив Ла-Манш.

       В наВнстояВнщее вреВнмя предВнпочВнтиВнтельВнная обВнласть приВнмеВннеВнния ФЭП - исВнкусВнстВнвенВнные спутВнниВнки ЗемВнли, орВнбиВнтальВнные косВнмиВнчеВнские станВнции, межВнплаВннетВнные зонВнды и друВнгие КЛА. ДосВнтоВнинВнстВнва ФЭП: больВншой срок служВнбы; досВнтаВнточВнная апВнпаВнраВнтурВнная наВндежВнность; отВнсутВнстВнвие расВнхоВнда акВнтивВнноВнго веВнщеВнстВнва или тоВнпВнлиВнва. НеВндосВнтатВнки ФЭП: неВнобВнхоВндиВнмость устВнройств для ориВненВнтаВнции на СолнВнце; сложВнность меВнхаВннизВнмов, разВнвоВнраВнчиВнваюВнщих паВннеВнли ФЭП поВнсле выВнхоВнда КЛА на орВнбиВнту; неВнраВнбоВнтоВнспоВнсобВнность в отВнсутВнстВнвие осВнвеВнщеВнния; отВнноВнсиВнтельВнно больВншие плоВнщаВнди обВнлуВнчаеВнмых поВнверхВнноВнстей. Для соВнвреВнменВнных ФЭП хаВнракВнтерВнны удельВнная масВнса 20 - 60 кг/кВт (без учеВнта меВнхаВннизВнмов разВнвоВнроВнта и авВнтоВнмаВнтов слеВнжеВнния) и удельВнная мощВнность КПД преВнобВнраВнзоВнваВнния солВннечВнной энерВнгии в элекВнтроВнэнерВнгию для обычВнных кремВнниеВнвых ФЭ раВнвен В касВнкадВнных ФЭП с проВнзрачВнныВнми моВнноВнкриВнсталВнлаВнми элеВнменВнтов   при двухВнслойВнном и при трехВнслойВнном исВнполВннеВннии. Для перВнспекВнтивВнных АЭУ, соВнчеВнтаюВнщих солВннечВнные конВнценВнтраВнтоВнры (паВнраВнбоВнлиВнчеВнские зерВнкаВнла) и ФЭП на осВнноВнве геВнтеВнроВнстВнрукВнтуВнры двух разВнличВнных поВнлуВнпроВнводВнниВнков - арВнсеВнниВндов галВнлия и алюВнмиВнния, такВнже можВнно ожиВндать .

       РаВнбоВнта ФЭ осВнноВнваВнна на внутВнренВннем фоВнтоВнэлекВнтриВнчеВнском эфВнфекВнте в поВнлуВнпроВнводВнниВнках. ВнешВнние раВндиаВнциВнонВнные (свеВнтоВнвые, теВнпВнлоВнвые ) возВндейВнстВнвия обуВнславВнлиВнваВнют в слоВнях 2 и 3 поВнявВнлеВнние неВносВнновВнных ноВнсиВнтеВнлей заВнряВндов, знаВнки коВнтоВнрых проВнтиВнвоВнпоВнложВнны знаВнкам осВнновВнных ноВнсиВнтеВнлей р- и п-обВнласВнтях. Под влияВнниВнем элекВнтроВнстаВнтиВнчеВнскоВнго приВнтяВнжеВнния разВнноВнименВнные своВнбодВнные осВнновВнные ноВнсиВнтеВнли дифВнфунВндиВнруВнют чеВнрез граВнниВнцу соВнприВнкосВнноВнвеВнния обВнласВнтей и обВнраВнзуВнют вблиВнзи нее р-п геВнтеВнроВнпеВнреВнход с наВнпряВнженВнноВнстью элекВнтриВнчеВнскоВнго поВнля ЕК , конВнтактВнной разВнноВнстью поВнтенВнциаВнлов UK = SEK и поВнтенВнциВнальВнным энерВнгеВнтиВнчеВнским барьВнеВнром WK=eUK для осВнновВнных ноВнсиВнтеВнлей, имеюВнщих заВнряд е. НаВнпряВнженВнность поВнля EK преВнпятВнстВнвуВнет их дифВнфуВнзии за преВндеВнлы поВнграВнничВнноВнго слоя шиВнриВнной S . НаВнпряВнжеВнние

заВнвиВнсит от темВнпеВнраВнтуВнры Т, конВнценВнтраВнций дыВнрок или элекВнтроВннов в p- и n-обВнласВнтях заВнряВнда элекВнтроВнна е и поВнстоВнянВнной БольцВнмаВнна k. для неВносВнновВнных ноВнсиВнтеВнлей EK - двиВнжуВнщее поВнле. Оно обуВнсловВнлиВнваВнет пеВнреВнмеВнщеВнние дрейВнфуюВнщих элекВнтроВннов из обВнласВнти р в обВнласть п, а дыВнрок - из обВнласВнти п в обВнласть р. ОбВнласть п приВнобВнреВнтаВнет отВнриВнцаВнтельВнный заВнряд, а обВнласть р- поВнлоВнжиВнтельВнный, что экВнвиВнваВнлентВнно приВнлоВнжеВннию к  р-п пеВнреВнхоВнду внешВннеВнго элекВнтриВнчеВнскоВнго поВнля с наВнпряВнженВнноВнстью EВШ, встречВнноВнго с EK. ПоВнле с наВнпряВнженВнноВнстью EВШ - заВнпиВнраюВнщее для неВносВнновВнных и двиВнжуВнщее для осВнновВнных ноВнсиВнтеВнлей. ДиВннаВнмиВнчеВнское равВнноВнвеВнсие поВнтоВнка ноВнсиВнтеВнлей чеВнрез р-п пеВнреВнход пеВнреВнвоВндит к усВнтаВнновВнлеВннию на элекВнтроВндах 1 и 4 разВнноВнсти поВнтенВнциаВнлов U0 - ЭДС хоВнлоВнстоВнго хоВнда ФЭ. Эти явВнлеВнния моВнгут проВнисВнхоВндить даВнже при отВнсутВнстВнвии осВнвеВнщеВнния  р-п пеВнреВнхоВнда. Пусть ФЭ обВнлуВнчаВнетВнся поВнтоВнком свеВнтоВнвых кванВнтов (фоВнтоВннов), коВнтоВнрые сталВнкиВнваВнютВнся со свяВнзанВнныВнми (ваВнлентВнныВнми) элекВнтроВннаВнми криВнсталВнла с энерВнгеВнтиВнчеВнскиВнми уровВнняВнми W. ЕсВнли энерВнгия фоВнтоВнна Wф=hv (v -часВнтоВнта волВнны свеВнта, h - поВнстоВнянВнная ПланВнка) больВнше W, элекВнтрон поВнкиВндаВнет уроВнвень и поВнроВнжВндаВнет здесь дырВнку; р-п пеВнреВнход разВндеВнляВнет паВнры элекВнтрон - дырВнка, и ЭДС U0 увеВнлиВнчиВнваВнетВнся. ЕсВнли подВнклюВнчить соВнпроВнтивВнлеВнние наВнгрузВнки RН, по цеВнпи пойВндет ток I, наВнправВнлеВнние коВнтоВнроВнго встречВнно двиВнжеВннию элекВнтроВннов. ПеВнреВнмеВнщеВнние дыВнрок огВнраВнниВнчеВнно преВндеВнлаВнми поВнлуВнпроВнводВнниВнков, во внешВнней цеВнпи их нет. Ток I возВнрасВнтаВнет с поВнвыВншеВнниВнем инВнтенВнсивВнноВнсти свеВнтоВнвоВнго поВнтоВнка Ф, но не преВнвосВнхоВндит преВндельВнноВнго тоВнка In ФЭ, коВнтоВнрый поВнлуВнчаВнетВнся при пеВнреВнвоВнде всех ваВнлентВнных элекВнтроВннов в своВнбодВнное соВнстояВнние: дальВннейВнший рост чисВнла неВносВнновВнных ноВнсиВнтеВнлей неВнвозВнмоВнжен. В реВнжиВнме К3 (RН=0, UН=IRН=0) наВнпряВнженВнность поВнля Евш =0,  р-п пеВнреВнход ( наВнпряВнженВнность поВнля ЕК)  наиВнбоВнлее инВнтенВнсивВнно разВндеВнляВнет паВнры неВносВнновВнных ноВнсиВнтеВнлей и поВнлуВнчаВнетВнся наиВнбольВнший  ток фоВнтоВнэлеВнменВнта IФ для заВнданВнноВнго Ф. Но в реВнжиВнме К3, как и при хоВнлоВнстом хоВнде (I=0), поВнлезВнная мощВнность P=UНI=0, а для 0<UН<U0 и 0<I<IФ буВндет Р>0.

Рис.2. ТиВнпоВнвая внешВнняя

хаВнракВнтеВнриВнстиВнка кремВнний-

герВнмаВнниеВнвоВнго фоВнтоВнэлеВнменВнта

       ТиВнпоВнвая внешВнняя хаВнракВнтеВнриВнстиВнка кремВнниеВнвоВнго ФЭ для внутВнренВннее соВнпроВнтивВнлеВнние, обуВнсловВнленВнное маВнтеВнриаВнлом  ФЭ, элекВнтроВндаВнми и конВнтакВнтаВнми отВнвоВндов; q - плоВнщадь ФЭ) предВнставВнлеВнна на рис. 2. ИзВнвестВнно, что в заВнатВнмоВнсферВнных усВнлоВнвиВнях , а на уровВнне ЗемВнли (моВнря) при расВнпоВнлоВнжеВннии СолнВнца в зеВнниВнте и поВнглоВнщеВннии энерВнгии свеВнта воВндяВнныВнми паВнраВнми с отВнноВнсиВнтельВнной влажВнноВнстью 50% лиВнбо при отВнклоВннеВннии от зеВнниВнта на в отВнсутВнстВнвии паВнров воВнды .

        ФЭП монВнтиВнруВнютВнся на паВннеВнлях, конВнстВнрукВнция коВнтоВнрых соВндерВнжит меВнхаВннизВнмы разВнвоВнроВнта и ориВненВнтаВнции. Для поВнвыВншеВнния КПД  приВнмерВнно до 0,3 приВнмеВнняВнютВнся касВнкадВнные двух- и трехВнслойВнные исВнполВннеВнния ФЭП с проВнзрачВнныВнми ФЭ верхВнних слоВнев. КПД ФЭП суВнщеВнстВнвенВнно заВнвиВнсит от опВнтиВнчеВнских свойств маВнтеВнриаВнлов ФЭ и их терВнмоВнреВнгуВнлиВнруюВнщих заВнщитВнных поВнкрыВнтий. КоВнэфВнфиВнциВненВнты отВнраВнжеВнния уменьВншаВнют техВнноВнлоВнгиВнчеВнским споВнсоВнбом проВнсветВнлеВнния осВнвеВнщаеВнмой поВнверхВнноВнсти (для раВнбоВнчей часВнти спекВнтра). ОбуВнсловВнлиВнваюВнщие заВнданВнной коВнэфВнфиВнциВнент поВнглоВнщеВнния поВнкрыВнтия споВнсобВнстВнвуВнет усВнтаВнновВнлеВннию неВнобВнхоВндиВнмоВнго теВнпВнлоВнвоВнго реВнжиВнма в соВнотВнветВнстВнвии с заВнкоВнном СтеВнфаВнна-БольцВнмаВнна, что имеВнет важВнное знаВнчеВнние: наВнприВнмер, при увеВнлиВнчеВннии Т от 300 до 380 К КПД ФЭП сниВнжаВнетВнся на 1/3.

       

         

Вместе с этим смотрят:

Хемотроника
Цветная стереотелевизионная камера
Цифровой генератор синусоидальных колебаний
Цифровой диктофон