सौर ऊर्जा - किसी भी रूप में ऊर्जा प्राप्त करने के लिए सौर विकिरण के प्रत्यक्ष उपयोग के आधार पर गैर पारंपरिक ऊर्जा की दिशा। सौर ऊर्जा ऊर्जा के एक अविश्वसनीय स्रोत का उपयोग करता है और पर्यावरण के अनुकूल है, यानी गैर-उत्पादक हानिकारक अपशिष्ट है। सौर ऊर्जा संयंत्रों के साथ ऊर्जा उत्पादन वितरित ऊर्जा उत्पादन की अवधारणा के साथ अच्छी तरह से सहमत है।

फोटोवोल्टिक्स- सौर ऊर्जा को बिजली में बदलने के लिए प्रकाश संवेदनशील तत्वों का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने की विधि।

हेलियोटर्मल ऊर्जा - एक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत के व्यावहारिक उपयोग के तरीकों में से एक - सौर ऊर्जा सौर विकिरण को पानी की गर्मी या कोहनी तरल शीतलक में परिवर्तित करने के लिए उपयोग की जाती है। Heliotermal ऊर्जा का उपयोग घरेलू उपयोग के लिए औद्योगिक बिजली और पानी हीटिंग दोनों के लिए किया जाता है।

सौर बैटरी - कॉलोक्विअल भाषण या गैर-वैज्ञानिक प्रेस में उपयोग की जाने वाली घरेलू अवधि। आम तौर पर, "सौर बैटरी" या "सौर पैनल" शब्द कई संयुक्त फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स (फोटोकेल्स) - अर्धचालक उपकरणों द्वारा होता है, जो सीधे सौर ऊर्जा को निरंतर विद्युत प्रवाह में परिवर्तित करता है।

"फोटोवोल्टिक्स" शब्द का अर्थ है फोटोडियम का सामान्य ऑपरेटिंग मोड, जिसमें विद्युत प्रवाह पूरी तरह से परिवर्तित प्रकाश ऊर्जा के कारण होता है। वास्तव में, सभी फोटोवोल्टिक डिवाइस फोटोोडियोड की किस्में हैं।

फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स (एफईपी)

फोटोवोल्टिक सिस्टम में, इलेक्ट्रिकल में सौर ऊर्जा का परिवर्तन फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स (एफईपी) में किया जाता है। सामग्री के आधार पर, उत्पादन की डिजाइन और विधि यह एफईपी की तीन पीढ़ियों के बीच अंतर करने के लिए प्रथागत है:

क्रिस्टलीय सिलिकॉन प्लेटों के आधार पर पहली पीढ़ी के एफईपी;

पतली फिल्मों पर आधारित दूसरी पीढ़ी के एफईपी;

कार्बनिक और अकार्बनिक सामग्री के आधार पर तीसरी पीढ़ी का एफईपी।

सौर ऊर्जा के रूपांतरण की दक्षता में वृद्धि करने के लिए, एफईपी कैस्केड मल्टीलायर संरचनाओं के आधार पर विकसित किया गया है।

पहली पीढ़ी के एफईपी

क्रिस्टल प्लेटों के आधार पर पहली पीढ़ी के एफईपी ने आज सबसे अधिक वितरण प्राप्त किया। पिछले दो वर्षों में, निर्माताओं ने इस तरह के एफईपी के निर्माण की लागत को कम करने में कामयाब रहा है, जिसने वैश्विक बाजार में अपनी स्थिति को मजबूत करने के लिए सुनिश्चित किया है।

एफईपी की पहली पीढ़ी के प्रकार:

मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन (एमसी-सी),

पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन (एम-सी),

gAAS के आधार पर,

रिबन प्रौद्योगिकी (ईएफजी, एस-वेब),

पतली परत polycremia (एपेक्स)।

दूसरी पीढ़ी एफईपी

दूसरी पीढ़ी के पतली फिल्म वाले एफईपी की रिहाई की तकनीक का अर्थ वैक्यूम विधि द्वारा परतों के आवेदन का तात्पर्य है। क्रिस्टलीय एफईपी की उत्पादन तकनीक की तुलना में वैक्यूम प्रौद्योगिकी कम ऊर्जा-सबूत है, और पूंजीगत निवेश की एक छोटी राशि की भी विशेषता है। यह आपको लचीला सस्ता एफईपी बड़े क्षेत्रों का उत्पादन करने की अनुमति देता है, लेकिन इस तरह के तत्वों के परिवर्तन गुणांक पहली पीढ़ी के एफपीपी की तुलना में कम है।

दूसरी पीढ़ी के एफईपी के प्रकार:

असंगत सिलिकॉन (ए-सी),

माइक्रो और नैनो-सी (μC-SI / NC-SI),

ग्लास (सीएसजी) पर सिलिकॉन,

कैडमियम टेलिराइड (सीडीटीई),

(डी) मेडी का सेलेनाइड- (इंडियम-) गैलियम (सीआई (जी) एस)।

एफईपी तीसरी पीढ़ी

तीसरी पीढ़ी के एफईपी बनाने का विचार एफईपी की लागत को और कम करना, सस्ते और संसाधित पॉलिमर और इलेक्ट्रोलाइट्स के पक्ष में महंगा और विषाक्त पदार्थों का उपयोग करने से इनकार करना था। एक महत्वपूर्ण अंतर भी मुद्रण विधियों द्वारा परतों को लागू करने की संभावना है।

वर्तमान में, तीसरी पीढ़ी के एफईपी के क्षेत्र में परियोजनाओं का मुख्य हिस्सा अध्ययन चरण में हैं।

तीसरी पीढ़ी के प्रकार के प्रकार:

प्रकाशित डाई (डीएससी),

कार्बनिक (ओपीवी),

अकार्बनिक (CTZSS)।

स्थापना और उपयोग

एफईपी मॉड्यूल में एकत्र किए जाते हैं जिनके पास सामान्यीकृत स्थापना आयाम, विद्युत मानकों और विश्वसनीयता संकेतक होते हैं। बिजली की स्थापना और संचरण के लिए, सौर मॉड्यूल वर्तमान इनवर्टर, बैटरी और अन्य विद्युत तत्वों और यांत्रिक उपप्रणाली से लैस हैं।

आवेदन के दायरे के आधार पर, निम्नलिखित प्रकार के सौर प्रणालियों को प्रतिष्ठित किया गया है:

कम बिजली के लोग घरों की छतों पर रखे;

छोटी और मध्यम शक्ति के वाणिज्यिक स्टेशन, छत पर और जमीन पर दोनों का निपटान;

औद्योगिक सौर स्टेशन कई उपभोक्ताओं की ऊर्जा आपूर्ति सुनिश्चित करते हैं।

प्रयोगशाला स्थितियों में प्राप्त फोटोकल्स और मॉड्यूल की प्रभावशीलता के अधिकतम मूल्य

फोटोकल्स की प्रभावशीलता को प्रभावित करने वाले कारक

फोटोइलेक्ट्रिक पैनल की कामकाजी विशेषताओं से, यह देखा जा सकता है कि सबसे बड़ी दक्षता प्राप्त करने के लिए, लोड प्रतिरोध का सही चयन आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, फोटोइलेक्ट्रिक पैनल सीधे लोड से जुड़े नहीं हैं, और फोटोवोल्टिक सिस्टम के नियंत्रक के नियंत्रक पैनलों के इष्टतम ऑपरेटिंग मोड का उपयोग करते हैं।

उत्पादन

अक्सर, एकल फोटो कोशिकाएं पर्याप्त शक्ति उत्पन्न नहीं करती हैं। इसलिए, पीवी तत्वों की एक निश्चित मात्रा तथाकथित फोटोइलेक्ट्रिक सौर मॉड्यूल से जुड़ा हुआ है और गिलास प्लेटों के बीच मजबूती को मजबूत किया जाता है। यह असेंबली पूरी तरह से स्वचालित हो सकती है।

गौरव

अभिगम्यता और स्रोत की निर्दोषता।

पर्यावरण के लिए सुरक्षा - हालांकि एक संभावना है कि सौर ऊर्जा का व्यापक परिचय पृथ्वी की सतह की प्रतिबिंबित (प्रतिबिंबित (फैलाने वाली) क्षमता की विशेषता) को बदल सकता है और जलवायु परिवर्तन (हालांकि, ऊर्जा के वर्तमान स्तर पर) को बदल सकता है खपत, यह बेहद असंभव है)।

नुकसान

दिन के मौसम और समय पर निर्भरता।

ऊर्जा संचय की आवश्यकता।

औद्योगिक उत्पादन में, सौर ईएस मैन्युवर योग्य ईएस तुलनीय शक्ति को डुप्लिकेट करने की आवश्यकता है।

दुर्लभ तत्वों के उपयोग से जुड़ी संरचना की उच्च लागत (उदाहरण के लिए, भारत और टेलर)।

समय-समय पर धूल से प्रतिबिंबित सतह को साफ करने की आवश्यकता।

पावर स्टेशन पर हीटिंग वायुमंडल।

परिवर्तन की प्रभावशीलता असामान्य अर्धचालक संरचना की इलेक्ट्रोफिजिकल विशेषताओं के साथ-साथ एफईपी के ऑप्टिकल गुणों पर निर्भर करती है, जिनमें से फोटोकॉन्डक्टिविटी सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह अर्धचालक में आंतरिक फोटो प्रभाव की घटना के कारण होता है जब वे अपने सूरज की रोशनी के साथ विकिरणित होते हैं।

एफईपी में मुख्य अपरिवर्तनीय ऊर्जा घाटे से जुड़े हुए हैं:

कनवर्टर की सतह से सौर विकिरण का प्रतिबिंब,

इसमें अवशोषित किए बिना एफईपी के माध्यम से विकिरण के हिस्से का मार्ग,

फोटॉन की अतिरिक्त ऊर्जा के ग्रिल के थर्मल ऑसीलेशन पर बिखरना,

सतहों पर और एफईपी की मात्रा में बनाई गई फोटो-जोड़ों का पुनर्मूल्यांकन,

कनवर्टर, आदि के लिए आंतरिक प्रतिरोध

विद्युत में सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने की फोटोवोल्टिक विधि फोटोवोल्टिक प्रभाव की घटना पर आधारित है - सौर विकिरण क्वांटा की कार्रवाई के तहत विकिरण रिसीवर में चालकता के इलेक्ट्रॉनों की रिहाई।

इस प्रभाव का उपयोग अर्धचालक पदार्थों में किया जाता है, जिसमें विकिरण क्वांटा ऊर्जा एच उदाहरण के लिए, पर बनाता है पी–एन- फ्रेट फोटोोटोक

मैं। एफ =एन इ। ,

कहा पे एन इ। - इलेक्ट्रॉनों की संख्या संक्रमण में संभावित अंतर पैदा करती है, जिसके परिणामस्वरूप रिसाव वर्तमान विपरीत दिशा में बहती है मैं।फोटोटोकू के बराबर, जो स्थिर है।

फोटोवोल्टिक परिवर्तन के दौरान ऊर्जा हानि फोटॉन के अपूर्ण उपयोग के कारण है, साथ ही साथ हाल ही में संकलित इलेक्ट्रॉनों के स्कैटरिंग, प्रतिरोध और पुनर्मूल्यांकन के कारण है।

सौर कोशिकाओं (फोटोकल्स) उत्पादित उद्योग से सबसे आम प्लेट सिलिकॉन तत्व है। अन्य प्रकार और संरचनाएं भी हैं जो दक्षता बढ़ाने और सौर कोशिकाओं की लागत को कम करने के लिए विकसित की जाती हैं।

सौर तत्व की मोटाई सौर विकिरण को अवशोषित करने की अपनी क्षमता पर निर्भर करती है। सिलिकॉन, गैलियम आर्सेनाइड इत्यादि जैसे इस तरह के अर्धचालक पदार्थों का उपयोग किया जाता है क्योंकि वे पर्याप्त बड़े तरंग दैर्ध्य के साथ सौर विकिरण को अवशोषित करना शुरू करते हैं, और अपने महत्वपूर्ण अनुपात को बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं। विभिन्न अर्धचालक पदार्थों द्वारा सौर विकिरण का अवशोषण 100 से 1 माइक्रोन और उससे कम से प्लेटों की मोटाई के साथ सबसे बड़ा मूल्य तक पहुंचता है।

सौर कोशिका की मोटाई को कम करने से सामग्री की खपत और उनके निर्माण की लागत में काफी कमी आ सकती है।

अर्धचालक पदार्थों की अवशोषण क्षमता में मतभेदों को उनकी परमाणु संरचना में मतभेदों द्वारा समझाया गया है।

विद्युत में सौर ऊर्जा के परिवर्तन की प्रभावशीलता अधिक नहीं है। फ्लिंट तत्वों के लिए 12 से अधिक नहीं ... 14%।

सौर कोशिकाओं की दक्षता में वृद्धि के लिए, सौर सेल के चेहरे की ओर के कोटिंग्स को प्रबुद्ध करने का उपयोग किया जाता है। नतीजतन, सौर विकिरण गुजरने का अनुपात बढ़ता है। प्रतिबिंब के नुकसान को कवर किए बिना तत्व 30% तक पहुंच जाते हैं।

हाल ही में, सौर कोशिकाओं का उपयोग करने के लिए कई नई सामग्री शुरू हुई। उनमें से एक असंगत सिलिकॉन है, जो क्रिस्टलीय के विपरीत, नियमित संरचना नहीं है। असंगत संरचना के लिए, चालकता क्षेत्र में फोटॉन अवशोषण और संक्रमण की संभावना अधिक है। नतीजतन, इसमें अधिक अवशोषण क्षमता है। गैलियम आर्सेनाइड (GAAS) भी पाता है। जीएएएस-आधारित तत्वों की सैद्धांतिक प्रभावकारिता 25% तक पहुंच सकती है, वास्तविक तत्वों की क्षमता लगभग 16% है।

पतली फिल्म सौर कोशिकाओं की तकनीक विकसित हो रही है। इस तथ्य के बावजूद कि प्रयोगशाला स्थितियों में इन तत्वों की दक्षता 16% से अधिक नहीं है, उनके पास कम लागत है। बड़े पैमाने पर उत्पादन में सामग्री की लागत और खपत को कम करने के लिए यह विशेष रूप से मूल्यवान है। अमेरिका और जापान में, 0.1 के क्षेत्र के साथ असंगत सिलिकॉन पर पतली फिल्म तत्व ... 0.4 मीटर 2 दक्षता 8 ... 9% के साथ ... सबसे आम पतली फिल्म फोटोकेल 10% की दक्षता के साथ कैडमियम सल्फाइड (सीडीएस) के आधार पर तत्व हैं।

पतली फिल्म सौर कोशिकाओं की तकनीक में एक और उपलब्धि मल्टीलायर तत्व प्राप्त कर रही थी। वे आपको सौर विकिरण के अधिकांश स्पेक्ट्रम को कवर करने की अनुमति देते हैं।

सौर तत्व की सक्रिय सामग्री काफी महंगा है। अधिक कुशल उपयोग के लिए, सांद्रता प्रणाली (चित्र 2.7) का उपयोग करके सौर तत्व की सतह पर सौर विकिरण एकत्र किया जाता है।

बढ़ती विकिरण धारा के साथ, तत्व की विशेषताएं खराब नहीं होती हैं यदि सक्रिय या निष्क्रिय शीतलन का उपयोग करके परिवेश तापमान स्तर पर इसका तापमान बनाए रखा जाता है।

लेंस (आमतौर पर फ्लैट फ्रेस्नेल लेंस), दर्पण, पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब प्रिज्म इत्यादि के आधार पर बड़ी संख्या में ध्यान केंद्रित सिस्टम हैं। यदि फोटोकल्स या मॉड्यूल का एक मजबूत असमान एक्सपोजर है, तो यह सौर सेल के विनाश का कारण बन सकता है।

ध्यान केंद्रित प्रणाली का उपयोग सौर ऊर्जा संयंत्रों की लागत को कम करने की अनुमति देता है, क्योंकि तत्वों को सांद्र कोशिकाओं से सस्ता है।

चूंकि सौर कोशिकाओं की कीमत कम हो जाती है, बड़ी फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिष्ठानों की संरचनाओं की संभावना। 1 9 84 तक, 14 बड़े सौर ऊर्जा संयंत्रों के सापेक्ष 14 संयुक्त राज्य अमेरिका, इटली, जापान, सऊदी अरब और जर्मनी में 200 किलोवाट से 7 मेगावाट की क्षमता के साथ बनाया गया था।

सौर फोटोइलेक्ट्रिक स्थापना में कई फायदे हैं। यह ऊर्जा के शुद्ध और अविश्वसनीय स्रोत का उपयोग करता है, इसमें आगे बढ़ने वाले हिस्से नहीं होते हैं और इसलिए सेवा कर्मियों द्वारा निरंतर नियंत्रण की आवश्यकता नहीं होती है। सौर कोशिकाओं को बड़े पैमाने पर श्रृंखला द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, जो उनकी लागत को कम करेगा।

सौर पैनलों को सौर मॉड्यूल से एकत्र किया जाता है। साथ ही, इन उपकरणों के प्रकार और आकारों का एक बड़ा चयन ऊर्जा रूपांतरण और एक ही उत्पादन तकनीक की एक ही प्रभावकारिता के साथ है।

चूंकि सौर ऊर्जा का प्रवाह आवधिक होता है, इसलिए फोटोइलेक्ट्रिक सिस्टम सौर ऊर्जा और प्राकृतिक गैस दोनों का उपयोग करके हाइब्रिड पावर प्लांट्स में सबसे कुशलतापूर्वक शामिल होते हैं। ये स्टेशन गैस टरबाइन की एक नई पीढ़ी पा सकते हैं। फोटोवोल्टिक पैनलों और डीजल जेनरेटर से युक्त हाइब्रिड लो-पावर पावर प्लांट पहले से ही विश्वसनीय ऊर्जा आपूर्तिकर्ता हैं।

चित्र 9। एक फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण के एक उदाहरण के रूप में सौर तत्व

फोटो प्रवाहकीय ट्रांसड्यूसर

ये कन्वर्टर्स मापित मूल्य में एक परिवर्तन को उपयोग की जाने वाली सामग्री के प्रतिरोध में परिवर्तन में परिवर्तित करते हैं (चित्र 8)। इस तथ्य के बावजूद कि उपयोग की जाने वाली सामग्री अर्धचालक हैं, फोटोकंडक्टिंग ट्रांसड्यूसर हमेशा अर्धचालक उपकरण नहीं होते हैं, क्योंकि उनके पास विभिन्न प्रकार के अर्धचालकों के बीच संक्रमण नहीं होते हैं। इस तरह के कन्वर्टर्स को निष्क्रिय कहा जाता है, यानी। हमें बाहरी पोषण की आवश्यकता है। अक्सर, उनका नाम प्रकाश संवेदनशील प्रतिरोधकों जैसे परिवर्तन के प्रकार को दर्शाता है।

भौतिक प्रतिरोध मुख्य चार्ज वाहक की घनत्व का कार्य है, और चूंकि घनत्व विकिरण तीव्रता में वृद्धि के साथ बढ़ता है, इसलिए चालकता बढ़ जाती है। चूंकि चालकता प्रतिरोध के विपरीत आनुपातिक है, इसलिए यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि प्रतिरोध विकिरण तीव्रता का व्यस्त कार्य है। पूर्ण एक्सपोजर के साथ प्रतिरोध मूल्य सामान्य मामला 100-200 ओम में है, और पूर्ण अंधकार में यह प्रतिरोध मेगाकों के बराबर है। प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधकों के निर्माण में, कैडमियम सल्फाइड या कैडमियम सल्फाइड जैसी सामग्री अक्सर उपयोग की जाती है।

सौर कोशिकाएं

सौर कोशिकाएं फोटोवोल्टिक ट्रांसड्यूसर हैं जो विकिरण विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को विद्युत में परिवर्तित करती हैं, यानी। मापा विकिरण मूल्य को बदलना आउटपुट वोल्टेज (चित्र 9) में परिवर्तन में परिवर्तित हो जाता है।

कनवर्टर के डिजाइन में दो प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड के बीच रखी गई फोटोकुलमोनरी उच्च शुद्धता सामग्री की एक परत शामिल है। इलेक्ट्रोड में से एक पारदर्शी सामग्री से बना होता है जिसके माध्यम से विकिरण पास होता है और प्रकाश संवेदनशील सामग्री में जाता है। पूर्ण प्रकाश व्यवस्था के साथ, एक तत्व लगभग 0.5 वी के इलेक्ट्रोड के बीच एक आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करता है।

एक फोटोइलेक्ट्रिक परत (चित्र 9) के रूप में, एक नियम के रूप में, अर्धचालक वाल्व फोटोकेल्स (लॉकिंग परत के साथ फोटोकेल्स) का उपयोग किया जाता है। देखो: वाल्व फोटोकेल्स का निर्माण

फोटोकेल के सबसे महत्वपूर्ण मानकों में से एक, जिसे विद्युत स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है वह दक्षता (दक्षता) गुणांक है। सौर सेल की दक्षता विद्युत प्रवाह की अधिकतम शक्ति का अनुपात है, जिसे फोटोकेल से फोटोकेल से प्राप्त प्रकाश विकिरण की शक्ति तक प्राप्त किया जा सकता है। दक्षता अधिक होगी कि प्रकाश विकिरण के अधिकांश स्पेक्ट्रम वर्तमान वाहक की पीढ़ी में शामिल हैं। सौर कोशिकाओं की दक्षता में वृद्धि के तरीकों में से एक अधिकतम विस्तृत वर्णक्रमीय विशेषता के साथ फोटोकल्स का निर्माण है। फोटोग्राफिक कोशिकाओं को सिलिकॉन से बने होते हैं, 12% तक दक्षता होती है। गैलियम आर्सेनाइड यौगिकों के आधार पर फोटो कोशिकाओं में 20% तक दक्षता है।

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1। परिचय

3. काम का क्षणिक प्रभाव

6. विकास संभावनाएं

7. स्रोतों की सूची

1। परिचय

फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स (एफईपी) - एक इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस जो फोटॉन ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। बाहरी फोटो प्रभाव के आधार पर पहली फोटोकेल, अलेक्जेंडर तालिका द्वारा बनाई गई थी।

इलेक्ट्रिकल में सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने की फोटोइलेक्ट्रिक (या फोटोवोल्टिक) विधि वर्तमान में वैज्ञानिक और व्यावहारिक शर्तों में सबसे अधिकृत है। पहली बार, बड़े पैमाने पर ऊर्जा में इसके उपयोग की संभावना पर, एक और 30 वें के बाद, सोवियत भौतिक स्कूल अकादमिक ए एफ। Ioftea के संस्थापकों में से एक ने ध्यान आकर्षित किया। हालांकि, उस समय, सौर कोशिकाओं की दक्षता 1% से अधिक नहीं थी।

विश्व ऊर्जा में आधुनिक रुझान वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों में रुचि में उल्लेखनीय वृद्धि को प्रोत्साहित करते हैं। एफईपी या सौर कोशिकाएं दुनिया की तेल निर्भरता में कमी के लिए सबसे आशाजनक, पर्यावरण के अनुकूल उम्मीदवार हैं और, कार्बनिक और अकार्बनिक ऊर्जा स्रोतों के विपरीत, सौर विकिरण को सीधे बिजली में परिवर्तित करें।

सूर्य अन्य सभी, किफायती व्यक्ति की तुलना में ऊर्जा का सबसे शक्तिशाली स्रोत है। सौर विकिरण की कुल शक्ति एक बड़ी संख्या: 4x1026 डब्ल्यू, या 4x1014 बिलियन केडब्ल्यू द्वारा व्यक्त की जाती है। यह आंकड़ा इतना बड़ा है कि हमारे पृथ्वी के पैमाने पर हमारे द्वारा परिचित किसी भी उपयुक्त मूल्य की तुलना करना चुनना मुश्किल है। पृथ्वी के पास भी, सूर्य से लगभग 150 मिलियन किमी की दूरी पर, सतह के प्रत्येक वर्ग मीटर पर, धूप के लंबवत स्थित, 1.4 किलोवाट चमकदार ऊर्जा के लिए खाते हैं।

पृथ्वी का औसत त्रिज्या 6370 किमी है, और पृथ्वी का क्रॉस-सेक्शन 127.6x106 km2 है। गणना करना आसान है कि पृथ्वी पर आने वाली सौर विकिरण की कुल शक्ति 178.6x1012 किलोवाट है। इससे यह इस प्रकार है कि, वर्ष के दौरान, 1,56x1018 Kwxch पृथ्वी पर चमकदार ऊर्जा के रूप में प्रसारित किया जाता है।

जैसा कि पहले से ही उल्लेख किया गया है, पृथ्वी की सतह के 1 एम 2 पर, सौर किरणों के लंबवत स्थित, 1.4 किलोवाट सौर विकिरण के लिए खाता है, और पृथ्वी की सतह के 1 एम 2 (भूमि क्षेत्र) 0.35 किलोवाट के औसत के लिए खाते हैं।

हालांकि, यह ध्यान में रखना चाहिए कि सौर विकिरण ऊर्जा के आधे से अधिक पृथ्वी की सतह (सुशी और महासागर) तक नहीं पहुंचते हैं, और वातावरण द्वारा प्रतिबिंबित होते हैं। ऐसा माना जाता है कि भूमि और भूमि के 1 एम 2 भूमि के लगभग 0.16 किलोवाट सौर विकिरण के औसत के लिए खाते हैं। नतीजतन, पृथ्वी की पूरी सतह के लिए, सौर विकिरण 1014 किलोवाट, या 105 बिलियन किलोवाट के करीब एक मूल्य है। यह आंकड़ा शायद न केवल हजारों बार, बल्कि ऊर्जा में मानवता की आशाजनक आवश्यकता में भी है।

एफईपी का व्यापक रूप से मुख्य बिजली आपूर्ति प्रणालियों और केएलए पर विभिन्न उपकरणों को शक्ति देने के लिए उपयोग किया जाता है; उन्हें रासायनिक बैटरी पर रिचार्ज करने के लिए भी डिज़ाइन किया गया है। इसके अलावा, एफईपी जमीन स्थिर और मोबाइल वस्तुओं पर लागू होते हैं, उदाहरण के लिए, एईयू इलेक्ट्रिक वाहनों में। पंखों की ऊपरी सतह पर रखे गए एफईपी की मदद से, एक ही प्रयोगात्मक विमान स्क्रू (यूएसए) की ड्राइव मोटर एक पायलट द्वारा ला मैन्स के स्ट्रेट के माध्यम से संचालित की गई थी।

वर्तमान में, एफईपी के उपयोग का पसंदीदा क्षेत्र कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह, कक्षीय अंतरिक्ष स्टेशन, इंटरप्लानेटरी जांच और अन्य वाल्व है।

एफईपी के लाभ:

लंबी सेवा जीवन;

पर्याप्त हार्डवेयर विश्वसनीयता;

सक्रिय पदार्थ या ईंधन की खपत की कमी।

एफईपी के नुकसान:

सूर्य के अभिविन्यास के लिए उपकरणों की आवश्यकता;

कक्षा में सीएलए के बाद एफईपी पैनलों को प्रकट करने वाली तंत्र की जटिलता;

प्रकाश की अनुपस्थिति में अक्षमता;

विकिरणित सतहों के अपेक्षाकृत बड़े क्षेत्र।

2. ऑपरेशन का विकास और सिद्धांत

बाहरी फोटोफेक्ट के आधार पर एक फोटोकेल में एक ग्लास फ्लास्क होता है जिसमें से हवा को डंप किया जाता है (तथाकथित वैक्यूम फोटोकल्स)।

आंतरिक सतह प्रकाश संवेदनशील सामग्री की एक परत से ढकी हुई है और इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत है - एक फोटोकैथोड (एफसी।)। फ्लास्क की अगली दीवार में, इसकी सतह का एक हिस्सा, प्रकाश संवेदनशील परत से ढंक नहीं, एक खिड़की के रूप में कार्य करता है, जिसके माध्यम से फोटोकेल के अंदर प्रकाश की किरणें निःशुल्क होती हैं। पैर पर फ्लास्क के केंद्र में, एक धातु की अंगूठी एनोड को मजबूत किया गया था, जिसके लिए सकारात्मक वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है।

फोटोकैथोड की सतह से उड़ान भरने वाले इलेक्ट्रॉन एनोड के विद्युत क्षेत्र से आकर्षित होते हैं और फोटोकेल के अंदर एक फोटोकुरेंट बनाते हैं और श्रृंखला में विद्युत प्रवाह जिसमें फोटोकेल चालू होता है।

3. काम का क्षणिक प्रभाव

Fe का काम अर्धचालक में एक आंतरिक फोटोवोल्टिक प्रभाव पर आधारित है। बिजली उत्पादन की किसी भी विधि के साथ, बिजली के शुल्कों के लिए आवश्यक है और उनके अलगाव के तंत्र को सुनिश्चित करना आवश्यक है। प्रेरण विधि में, बिजली उत्पादन के लिए धातु कंडक्टर के मुफ्त शुल्क का उपयोग किया जाता है, और एक चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर चलाने के परिणामस्वरूप उनका अलगाव किया जाता है।

बिजली उत्पादन की फोटोवोल्टिक विधि में डिजाइन विवरण की कोई यांत्रिक आंदोलन नहीं हैं। यह अर्धचालक पदार्थों और प्रकाश के साथ उनकी बातचीत के गुणों पर आधारित है। फोटोवोल्टिक तत्व में, मुक्त वाहक प्रकाश के साथ अर्धचालक की बातचीत के परिणामस्वरूप गठित होते हैं, और तत्व के अंदर होने वाले विद्युत क्षेत्र से अलग होते हैं। इस प्रकार, आदर्श अर्धचालक में प्रकाश का अवशोषण एक इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी की उपस्थिति की ओर जाता है, जो कुछ समय के लिए अर्धचालक में मौजूद होता है, जो जीवन के समय से निर्धारित होता है, जो बदले में अर्धचालक सामग्री की संरचनात्मक पूर्णता पर निर्भर करता है। इलेक्ट्रिक होल जोड़े के विनाश की प्रक्रिया को पुनर्मूल्यांकन कहा जाता है।

प्रकाश सीमा से कोई विकिरण इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी की पीढ़ी का कारण नहीं बनता है, और केवल उस परमाणु ऊर्जा के साथ इलेक्ट्रॉन के कनेक्शन को नष्ट करने के लिए ऊर्जा पर्याप्त है। इसलिए, सभी अर्धचालक स्थलीय परिस्थितियों में सौर विकिरण के प्रति संवेदनशील नहीं हैं।

बिजली के किसी भी स्रोत के रूप में, इसका उत्पादन निरंतर संभावित अंतर बनाए रखता है, जो बाहरी भार से जुड़े होने पर, श्रृंखला में वर्तमान प्रवाह का कारण बनता है।

इस प्रकार, जेनरेट किए गए इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े को विभाजित किया जाना चाहिए। एक फोटोवोल्टिक प्रभाव के परिणामस्वरूप सकारात्मक और नकारात्मक शुल्कों को अलग करना होता है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव अर्धचालक डायोड संरचनाओं में होता है यदि उनमें ऊर्जा बाधा होती है, जो नकारात्मक और सकारात्मक चार्ज वाहक को अलग करती है। अधिकांश एफईपी की ऊर्जा बाधा एक अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र है जो दो अर्धचालक पदार्थों की सीमा पर होता है, जो विद्युत चालकता (इलेक्ट्रॉनिक - एन-प्रकार और छेद - आर-प्रकार) के प्रकार से विशेषता है। जब फोटॉसन अवशोषित होते हैं, तो किसी भी तरह के इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े की पीढ़ी उत्पन्न होती है, जिसमें से अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र फोटो-एड्स के गठन की ओर जाता है, जो तब तक मौजूद है जब तक कि अर्धचालक संरचना प्रकाश द्वारा प्रकाशित न हो जाए।

बाहरी विकिरण (प्रकाश, थर्मल) प्रभाव परतों 2 और 3 में गैर-कोर चार्ज वाहक की उपस्थिति के कारण होते हैं, जिनके संकेत आर- और पी-क्षेत्रों के मुख्य वाहक के संकेतों का विरोध करते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के प्रभाव में, विविध मुक्त मुक्त प्रमुख वाहक क्षेत्रों के संपर्क की सीमा में फैलते हैं और एक आर-पी बनाते हैं। इसके पास आयामी आय।

हेटरोवॉर्क - दो अलग अर्धचालक का संपर्क। हेटरोकर्स आमतौर पर मल्टीलायर अर्धचालक संरचनाओं में इलेक्ट्रॉनों और छेद के लिए संभावित गड्ढे बनाने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

जैसा ऊपर बताया गया है, क्षेत्रों के संपर्क की सीमा में मुक्त प्रमुख वाहक और एक आर-पी बनाते हैं। ईसी के विद्युत क्षेत्र के तनाव के साथ हेटेरोक्रोम, संभावित संभावित लाभ:

और एक संभावित ऊर्जा बाधा:

सौर विद्युत फोटोकिलेंट कनवर्टर

चार्ज ई के साथ मूल वाहक के लिए।

ईके फील्ड ताकत चौड़ाई की सीमा परत से परे अपने प्रसार को रोकती है। यूके वोल्टेज बराबर:

तापमान टी पर निर्भर करता है, पी- और इलेक्ट्रॉन ई के प्रभार के एन-क्षेत्रों में छेद या इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता पर निर्भर करता है और बोल्ट्ज़मान निरंतर। गैर-कोर वाहक ईके के लिए - ड्राइविंग क्षेत्र। यह क्षेत्र पी से क्षेत्र पी, और क्षेत्र पी से क्षेत्र के लिए छेद के इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन का कारण बनता है। क्षेत्र पी एक नकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है, और क्षेत्र सकारात्मक है, जो एक बाहरी विद्युत क्षेत्र के आर-पी संक्रमण के लिए ईके के साथ एक ईबी समेकन के साथ आवेदन के बराबर है। ईवीएस के तनाव वाले क्षेत्र में गैर-कोर के लिए लॉकिंग और मुख्य वाहक के लिए ड्राइविंग है। आर-एन संक्रमण के माध्यम से वाहक के प्रवाह का गतिशील संतुलन संभावित मतभेदों के इलेक्ट्रोड 1 और 4 पर प्रतिष्ठान में अनुवाद करता है - पीई के निष्क्रिय ईएमएफ। आर-एन संक्रमण की रोशनी की अनुपस्थिति में ये घटनाएं भी हो सकती हैं। पीई को प्रकाश क्वांटा (फोटॉन) के प्रवाह के साथ विकिरण दें, जिन्हें ऊर्जा के स्तर के साथ क्रिस्टल के संबंधित (वैलेंस) इलेक्ट्रॉनों का सामना किया जाता है।

यदि फोटॉन एनर्जी:

जहां वी प्रकाश की लहर की लहर है, एच एक स्थायी प्लेट है। अधिक डब्ल्यू, इलेक्ट्रॉन स्तर को छोड़ देता है और यहां एक छेद उत्पन्न करता है; आर-एन संक्रमण इलेक्ट्रॉन-छेद की जोड़ी साझा करता है, और ईएमएफ यू 0 बढ़ता है। यदि आप आरएन के लोड प्रतिरोध को जोड़ते हैं, तो सर्किट वर्तमान में जाएगा, जिसकी दिशा इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन पर विचार कर रही है। छेद का आंदोलन अर्धचालक की सीमा तक ही सीमित है, वहां बाहरी श्रृंखला में नहीं हैं। वर्तमान मैं प्रकाश प्रवाह एफ की तीव्रता में वृद्धि के साथ बढ़ता है, लेकिन पीई में सीमा वर्तमान से अधिक नहीं है, जो सभी वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को मुक्त राज्य में स्थानांतरित करके प्राप्त किया जाता है: गैर-कोर वाहक की संख्या में और वृद्धि असंभव है। मोड के 3 (आरएन \u003d 0, यूएएन \u003d आईआरएन \u003d 0 में) जेएससी \u003d 0 के क्षेत्र का तनाव, लाल संक्रमण (ईसी क्षेत्र की तीव्रता) सबसे तीव्र रूप से गैर-कोर वाहक और उच्चतम वर्तमान के जोड़े को विभाजित करता है फोटोकेल यदि निर्दिष्ट एफ के लिए प्राप्त किया जाता है लेकिन के 3 मोड में, निष्क्रिय पाठ्यक्रम (i \u003d 0) के साथ, उपयोगी शक्ति p \u003d uni \u003d 0, और 0 के लिए 0.

4. काम करने की विशेषताएं और प्रमोद

फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स (एफईपी) के संचालन के लिए वास्तविक स्थितियां विभिन्न बाहरी प्रतिकूल कारकों की वाद्ययंत्र संरचनाओं पर आवधिक प्रभाव से जुड़ी हैं जो एफईपी की परिचालन विशेषताओं के अवक्रमण की ओर अग्रसर हैं। नए एफईपी डिजाइन के डिजाइन और विकास पर, बाहरी कारकों के नकारात्मक प्रभाव को अधिकतम करने के लिए अधिकतम रूप से पूरी तरह से यह महत्वपूर्ण है, और इसे फोटो कनवर्टर के डिजाइन को अनुकूलित करने के लिए दिया गया है। इन हानियों की परिमाण का दृढ़ संकल्प, एक तरफ, आपको एफईपी की तकनीक में सुधार के लिए, दूसरे पर दक्षता (केपीडी) की दक्षता को कम करने का कारण स्थापित करने की अनुमति देता है।

पी-एन-संक्रमण में एफईपी संक्रमण का संतुलन और इससे लौटाई गई ऊर्जा का प्रतिनिधित्व किया जा सकता है:

जहां उदाहरण के लिए वर्जित अर्धचालक क्षेत्र, एनसी और एनवी की चौड़ाई - क्रमशः चालन क्षेत्र और वैलेंस के किनारों पर राज्यों की प्रभावी घनत्व है; यदि \u003d शॉर्ट सर्किट वर्तमान, आईयू, यूएएन - लोड पर वर्तमान और वोल्टेज, एफईपी के नमूने द्वारा दिए गए अधिकतम इलेक्ट्रिक पावर pal.max के अनुरूप।

जहां ए कॉन्स, आईओ - संतृप्ति वर्तमान।

अभिव्यक्ति (1) के अनुसार, परिणामी विकिरण ऊर्जा, खो और आवंटित विद्युत ऊर्जा नीचे दी गई आकृति में एक वक्र आकृति के रूप में दिखाई देती है, एक लोड विशेषता का प्रतिनिधित्व करती है

आयताकार 1 और 2 संपर्कों के हीटिंग के लिए ऊर्जा हानियों के अनुरूप, संक्रमण के पी-एन क्षेत्र में 3 - ऊर्जा हानि, 4 - विद्युत ऊर्जा आवंटित उपयोगी, 5 - अंधेरे वर्तमान संसाधित होने पर इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े के पुनर्मूल्यांकन के दौरान हानि। योग में, सभी आयताकार का क्षेत्र परिणामी विकिरण की ऊर्जा से मेल खाता है।

इस प्रकार, डिवाइस पर लोड विशेषताओं की परिभाषा आपको ऊर्जा हानि के घटकों का अनुपात स्थापित करने की अनुमति देती है, और इस अनुपात में रोशनी के विभिन्न स्तरों और एफईपी नमूने के विभिन्न तापमानों पर परिवर्तन - कारणों का विश्लेषण करें और संरचनात्मक को अनुकूलित करें एफईपी का डिजाइन।

एफईपी की डार्क वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएं सामान्य अर्धचालक डायोड के समान हैं। यदि एफईपी इसे बदलने के लिए प्रकाश रोशनी करता है। फोटो कनवर्टर की लोडिंग लाइट आईएच के लोड प्रवाह की निर्भरता है, जो बाहरी भार के प्रबुद्ध एफईपी के टर्मिनलों से जुड़े आरएन के प्रतिरोध के माध्यम से बहती है, इस प्रतिरोध पर इस प्रतिरोध पर वोल्टेज ड्रॉप से शून्य से अनंत तक आरएन का एकान्त परिवर्तन। आउटपुट पैरामीटर को आईएच \u003d एफ: आउटपुट पैरामीटर की निर्भरता से प्राप्त किया जा सकता है: निष्क्रिय वोल्टेज यूकेएच, शॉर्ट सर्किट वर्तमान आईसीजेड, एफएफ फैक्टर फैक्टर, अधिकतम विद्युत पावर पीएच।

उपयोगिता गुणांक एस:

जहां डब्ल्यू गिरती रोशनी धारा की शक्ति है; Ukh- स्ट्रोक वोल्टेज; शॉर्ट सर्किट वर्तमान, एफएफ - लाइट फैक्टर भरना।

प्रयोगशाला स्थितियों में प्राप्त फोटोलेमेंट और मॉड्यूल की दक्षता के अधिकतम मूल्य

फोटोइलेक्ट्रिक कनवर्टर की दक्षता अर्धचालक सामग्री के ऑप्टिकल और इलेक्ट्रोफिजिकल गुणों पर निर्भर करती है:

1. अर्धचालक की सतह से प्रकाश की प्रतिबिंब गुणांक, अधिक प्रकाश

बेस लेयर में गहराई से अधिक केपी में प्रवेश करता है।

2. अर्धचालक क्वांटम बाहर निकलें, जो उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों की संख्या में अवशोषित फोटोन की संख्या का अनुपात दिखाता है। यह गुणांक हमेशा यूनिट से कम होता है क्योंकि फोटॉन का हिस्सा अर्धचालक के विभिन्न संरचनात्मक अपूर्णताओं पर अवशोषित होता है, जो एक इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी की पीढ़ी का नेतृत्व नहीं करता है।

3. चार्ज वाहक की प्रसार लंबाई, जो अवसर प्रदान करना चाहिए

ऊर्जा बाधा के लिए जोड़ों का प्रसार, जिस पर उनका अलगाव होता है। चार्ज वाहक की प्रसार लंबाई के बीच अनुपात, सतह के सापेक्ष पी-एन संक्रमण की गहराई और अर्धचालक परत की मोटाई को अर्धचालक परत संयुक्त रूप से अनुकूलित किया जाना चाहिए।

4. सौर विकिरण अवशोषण के मुख्य बैंड की वर्णक्रमीय स्थिति

5. पी-एन संक्रमण की सीधी विशेषताओं से, जो चार्ज वाहक को अलग करने की दक्षता निर्धारित करता है।

6. पी-एन संक्रमण के दोनों किनारों पर अर्धचालक क्षेत्रों के डोपिंग की डिग्री, जो

एफईपी की अन्य परतों के प्रतिरोध को कम करने की आवश्यकता के साथ, वर्तमान-बिंदु संपर्कों के रूप और स्थान वर्तमान स्रोत के कम आंतरिक सतत विद्युत प्रतिरोधी प्रदान करते हैं।

5. सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन पर आधारित रचनात्मक और तकनीकी समाधान एफईपी

अपने रचनात्मक और तकनीकी समाधान के अनुसार, फोटोवोल्टिक ट्रांसड्यूसर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उच्च-हाथ वाले उत्पाद हैं। सबसे आम, भरोसेमंद और टिकाऊ fep monocrystalline सिलिकॉन पर आधारित हैं, जो पहले दर्जनों साल पहले अंतरिक्ष यान को शक्ति देने के लिए लागू किया गया था। 2000 में, स्थलीय उपयोग के लिए 200 मेगावाट की कुल क्षमता वाले एकल-क्रिस्टल के आधार पर एक एफईसी जारी किया गया था।

अक्सर पारस्परिक रूप से अनन्य आवश्यकताओं को सुलझाने और इष्टतम खोजने की इच्छा

एक समझौता तकनीकी समाधान ने डेवलपर्स को नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाए गए एफईपी के मूल डिजाइन से चुनने का नेतृत्व किया। एक सजातीय पी-एन-संक्रमण के साथ मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन से बने फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स के लिए, वर्तमान में अंतरिक्ष में और जमीन की स्थितियों के तहत अनुप्रयोगों में अग्रणी स्थिति रखते हुए, विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित एक रचनात्मक दृष्टिकोण का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है।

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6. विकास संभावनाएं

प्रतिष्ठानों की उच्च कीमत सौर मॉड्यूल की उच्च लागत से निर्धारित की जाती है। सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन एफईपी के उत्पादन में, ऊर्जा और श्रम की इतनी मात्रा में खर्च किया जाता है, जो उनके संचालन (20-25 साल) के पूरे समय के दौरान भुगतान नहीं करेगा। साथ ही, केपीडी के निचले मूल्यों के बावजूद, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन रिबन के आधार पर एफईपी काफी व्यावसायिक रूप से आकर्षक है, क्योंकि उनके ऑपरेशन के दौरान वे अपने उत्पादन पर खर्च किए जाने से काफी अधिक बिजली का उत्पादन करते हैं।

अधिकांश वैज्ञानिकों के मुताबिक स्थलीय उपयोग के लिए सबसे अधिक आशाजनक पतला फिल्म एफईपी है, जो कम लागत के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ और पर्याप्त दक्षता के साथ एफईपी की मोटाई में कमी से निर्धारित होता है। सबसे बड़ी दक्षता अर्धचालक पॉलीक्रिस्टलाइन यौगिकों सीयू (आईएन, जीए) एसई 2 के आधार पर सौर कोशिकाओं द्वारा प्रदर्शित की जाती है, कई माइक्रोन की मोटाई और हाइड्रोजनीकृत असंगत सिलिकॉन असी की फिल्मों की मोटाई के सीडीटीई: एच।

7. स्रोतों की सूची

1. एंड्रीव वीएम, ग्रिलीज़ वीए, रुमयंतसेव वीडी। "केंद्रित सौर विकिरण का फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण"

2. Shutov S.V., Appazov ई.एस., Maronchuk A.i. "चरम तापमान में उतार-चढ़ाव की शर्तों में फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स का परीक्षण करें"

3. http://ru.wikipedia.org।

4. http://www.solar-odessa.com.ua/rus/documents/tech/photovoltage.pdf।

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फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स के प्रकार

ऊर्जा दृष्टिकोण से सबसे प्रभावी, सौर ऊर्जा के रूपांतरण के लिए उपकरणों को विद्युत में (क्योंकि यह प्रत्यक्ष, एकल चरण ऊर्जा संक्रमण) अर्धचालक फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स (एफईपी) हैं। एफईपी की संतुलन तापमान विशेषता के साथ, लगभग 300-350 केल्विनोव और टी सूर्य ~ 6000 की सीमा सैद्धांतिक दक्षता\u003e 90% तक। इसका मतलब यह है कि, कनवर्टर के संरचना और मानकों को अनुकूलित करने के परिणामस्वरूप, ऊर्जा के अपरिवर्तनीय नुकसान को कम करने के उद्देश्य से, 50% या उससे अधिक तक व्यावहारिक दक्षता को बढ़ाने के लिए काफी यथार्थवादी है (प्रयोगशालाओं में, 40% की दक्षता पहले से ही हासिल किया गया है)।

सौर ऊर्जा के फोटोवोल्टिक परिवर्तन के क्षेत्र में सैद्धांतिक अध्ययन और व्यावहारिक विकास, एफईपी के साथ ऐसे उच्च दक्षता मूल्यों को लागू करने की संभावना की पुष्टि की और इस लक्ष्य को प्राप्त करने के मुख्य तरीकों की पहचान की।

एफईपी में ऊर्जा का रूपांतरण फोटोवोल्टिक प्रभाव पर आधारित है, जो सौर विकिरण के संपर्क में होने पर अमानवीय अर्धचालक संरचनाओं में होता है। एफईपी की संरचना की विषमता को विभिन्न अशुद्धियों (पी-एन-संक्रमण के निर्माण) के साथ या विभिन्न अर्धचालक को जोड़कर विभिन्न अर्धचालक को जोड़कर अलग-अलग अर्धचालक को जोड़कर प्राप्त किया जा सकता है। परमाणु (हेटेरो-पारदर्शी के निर्माण) से, या रासायनिक संरचना अर्धचालक को बदलकर निषिद्ध क्षेत्र की चौड़ाई (वेरिसन संरचनाओं के निर्माण) की एक ढाल की उपस्थिति के लिए अग्रणी है। सूचीबद्ध तरीकों के विभिन्न संयोजन भी संभव हैं। परिवर्तन की प्रभावशीलता अमानवीय अर्धचालक संरचना की इलेक्ट्रोफिजिकल विशेषताओं के साथ-साथ एफईपी के ऑप्टिकल गुणों पर निर्भर करती है, जिनमें से अर्धचालक में आंतरिक फोटो प्रभाव की घटना के कारण फोटोकॉन्डक्टिविटी द्वारा सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। उनके सूरज की रोशनी के साथ विकिरणित। एफईपी के संचालन के सिद्धांत को पी-एन-संक्रमण के साथ कन्वर्टर्स के उदाहरण द्वारा समझाया जा सकता है, जिसका व्यापक रूप से आधुनिक सौर और अंतरिक्ष ऊर्जा में उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रॉन-छेद संक्रमण एक निश्चित प्रकार की चालकता (यानी या पी- या एन-प्रकार) के साथ मोनोक्रिस्टलाइन अर्धचालक सामग्री की एक प्लेट को डोप करके बनाया जाता है, एक मिश्रण होता है जो विपरीत प्रकार की चालकता के साथ सतह परत का निर्माण प्रदान करता है।

इस परत में डोपिंग अशुद्धता की एकाग्रता आधार (मूल एकल क्रिस्टल) सामग्री में अशुद्धियों की एकाग्रता की तुलना में काफी अधिक होनी चाहिए ताकि चार्ज के मुख्य मुफ़्त चार्जर को बेअसर कर सकें और विपरीत संकेत की चालकता बनाएं। एन-और पी-परतों की सीमा, आरोपों के आरोपों के परिणामस्वरूप, रात्रिभोज जोन एन-लेयर में एक असम्पटा हुआ विशाल सकारात्मक चार्ज और पी-लेयर में वॉल्यूम नकारात्मक चार्ज के साथ गठित की जाती है। ये जोन संयुक्त होते हैं और एक पी-एन-संक्रमण बनाते हैं। संभावित बाधा (संभावित क्षमता का संपर्क अंतर) संक्रमण में हुआ प्रमुख चार्ज वाहक के पारित होने के साथ हस्तक्षेप करता है, यानी पी-लेयर साइड से इलेक्ट्रॉनों, लेकिन विपरीत दिशाओं में गैर-कोर वाहक गायब हैं। पी-एन-संक्रमण की यह संपत्ति और सूरज की रोशनी के साथ एफईपी के साथ विकिरणित होने पर एक फोटो-ईडीसी प्राप्त करने की संभावना निर्धारित करता है। दोनों परतों में प्रकाश द्वारा बनाए गए एक गैर-संतुलन चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े) को एक पी-एन-संक्रमण में विभाजित किया जाता है: गैर-कोर वाहक (I.E.LECTRONS) संक्रमण के माध्यम से मुक्त होते हैं, और मुख्य (छेद) में देरी होती है। इस प्रकार, दोनों दिशाओं में पी-एन-संक्रमण के माध्यम से सौर विकिरण की कार्रवाई के तहत, गैर-संतुलन के वर्तमान गैर-समावेशी गैर-आवासीय वाहक चार्ज-फोटोइलेक्ट्रॉन और फोटोोडियोड्स का प्रवाह प्रवाहित होगा, जो कि एफईपी ऑपरेशन के लिए आवश्यक है। यदि आप अब बाहरी श्रृंखला को बंद करते हैं, तो एन-परत से इलेक्ट्रॉनों, भार पर काम करने के बाद, पी-परत पर वापस आ जाएगा और विपरीत दिशा में एफईपी के अंदर चलने वाले छेद के साथ पुनर्मूल्यांकन (गठबंधन) तक वापस आ जाएगा। एफईपी की अर्धचालक संरचना की सतह पर बाहरी श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करने और हटाने के लिए एक संपर्क प्रणाली है। कनवर्टर की सामने, रोशनी वाली सतह पर, संपर्क जाल या रोइंग के रूप में किए जाते हैं, और पीछे की तरफ ठोस हो सकता है।

एफईपी में मुख्य अपरिवर्तनीय ऊर्जा घाटे से जुड़े हुए हैं:

• कनवर्टर की सतह से सौर विकिरण का प्रतिबिंब,
• इसमें अवशोषित किए बिना एफईपी के माध्यम से विकिरण के हिस्से का मार्ग,
• फोटॉन की अतिरिक्त ऊर्जा के ग्रिल के थर्मल ऑसीलेशन पर बिखरना,
• सतहों पर और एफईपी की मात्रा में गठित फोटोकॉन्डम का पुनर्मूल्यांकन,
• कनवर्टर का आंतरिक प्रतिरोध,
• और कुछ अन्य शारीरिक प्रक्रियाएं।

एफईपी में सभी प्रकार के ऊर्जा घाटे को कम करने के लिए, विभिन्न गतिविधियों को विकसित और सफलतापूर्वक लागू किया जाता है। इसमे शामिल है:

• निषिद्ध क्षेत्र की चौड़ाई के सौर विकिरण के लिए इष्टतम के साथ अर्धचालक का उपयोग;
• आईटी इष्टतम डोपिंग और अंतर्निहित विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करके अर्धचालक संरचना के गुणों में निर्देशित सुधार;
• सजातीय से विषम और वरसर अर्धचालक संरचनाओं में संक्रमण;
• एफईपी के संरचनात्मक मानकों का अनुकूलन (पी-एन संक्रमण की गहराई, आधार परत की मोटाई, संपर्क ग्रिड की आवृत्ति, आदि) का अनुकूलन;
• बहुआयामी ऑप्टिकल कोटिंग्स का उपयोग, कॉस्मिक विकिरण से ईंधन, थर्मोस्टेटिक और एफईपी की सुरक्षा प्रदान करना;
• मुख्य अवशोषण बैंड के किनारे से सौर स्पेक्ट्रम के लंबे तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में एफईपी पारदर्शी का विकास;
• सेमीकंडक्टर्स के निषिद्ध क्षेत्र की चौड़ाई में विशेष रूप से चुने गए कैस्केड feps बनाना, प्रत्येक कैस्केड में विकिरण को परिवर्तित करने की इजाजत देता है, जो पिछले कैस्केड और पीआर के माध्यम से पारित हो गया है;

इसके अलावा, एफईपी की दक्षता में महत्वपूर्ण वृद्धि डबल-पक्षीय संवेदनशीलता के साथ कन्वर्टर्स के निर्माण के कारण हासिल करने में कामयाब रही (एक तरफ से पहले से ही मौजूदा दक्षता के लिए + 80% तक), लुमेनसेंट री-प्रतिष्ठित संरचनाओं का उपयोग, द अलग-अलग एफईपी के स्पेक्ट्रम के प्रत्येक खंड के बाद के परिवर्तन के साथ बहु-परत फिल्म निर्माताओं (डिक्रिक दर्पण) के साथ दो या अधिक वर्णक्रमीय क्षेत्रों में सौर स्पेक्ट्रम की प्रारंभिक अपघटन।

एसईएस (सौर ऊर्जा संयंत्रों) की प्रणाली परिवर्तन प्रणाली में, सिद्धांत रूप में, विभिन्न अर्धचालक सामग्रियों के आधार पर विभिन्न संरचनाओं के किसी भी निर्मित और वर्तमान में विकसित टीएपी प्रकारों का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन उनमें से सभी इन प्रणालियों के लिए आवश्यकताओं के सेट को संतुष्ट नहीं करते हैं :

• लंबी अवधि के साथ उच्च विश्वसनीयता (दर्जनों साल!) कार्य संसाधन;
• रूपांतरण प्रणाली के तत्वों और उनके बड़े पैमाने पर उत्पादन को व्यवस्थित करने की क्षमता के लिए पर्याप्त रूप से स्रोत सामग्री की उपलब्धता;
• एक रूपांतरण प्रणाली बनाने के लिए ऊर्जा खपत की वापसी अवधि के दृष्टिकोण से स्वीकार्य;
• संपूर्ण रूप से स्टेशन के अभिविन्यास और स्थिरीकरण सहित परिवर्तन और ऊर्जा संचरण प्रणाली (स्थान) के नियंत्रण से जुड़ी न्यूनतम ऊर्जा और सामूहिक लागत;
• रखरखाव में आसानी।

उदाहरण के लिए, कच्चे माल के सीमित प्राकृतिक भंडार और इसकी प्रसंस्करण की जटिलता के कारण एसईएस के निर्माण के लिए आवश्यक मात्रा में कुछ आशाजनक सामग्री प्राप्त करना मुश्किल है। एफईपी की ऊर्जा और परिचालन विशेषताओं में सुधार के लिए अलग-अलग तरीके, उदाहरण के लिए, जटिल संरचनाओं के निर्माण के कारण, कम लागत पर अपने बड़े पैमाने पर उत्पादन आयोजित करने की संभावनाओं के साथ खराब रूप से संगत। उच्च प्रदर्शन केवल पूर्ण स्वचालित एफईपी उत्पादन आयोजित करते समय हासिल किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, टेप प्रौद्योगिकी के आधार पर, और प्रासंगिक प्रोफ़ाइल के विशेष उद्यमों का एक विकसित नेटवर्क बनाना, यानी वास्तव में, उद्योग का पूरा उद्योग आधुनिक रेडियो इलेक्ट्रॉनिक उद्योग के साथ पैमाने के अनुरूप है। स्वचालित लाइनों पर सौर कोशिकाओं और सौर असेंबली का निर्माण बैटरी मॉड्यूल की लागत 2-2.5 गुना कम करेगा।

वर्तमान में सौर ऊर्जा एसईएस को परिवर्तित करने के लिए फोटोवोल्टिक सिस्टम के लिए सबसे संभावित सामग्री के रूप में, वर्तमान में सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड (जीएएएस) को वर्तमान में माना जा रहा है, और बाद के मामले में हम अलगा-जीएएएस की संरचना के साथ हेटरोफोटोपवरवर्टर्स (एचएफपी) के बारे में बात कर रहे हैं।

गैलियम (GAAS) के साथ एक मिस्टेरिया कंपाउंड के आधार पर एफईपी (फोटोवोल्टिक ट्रांसड्यूसर), जैसा कि ज्ञात है, सिलिकॉन एफईपी, सैद्धांतिक दक्षता से अधिक है, क्योंकि निषिद्ध क्षेत्र की चौड़ाई लगभग अर्धचालक के लिए निषिद्ध क्षेत्र की इष्टतम चौड़ाई के साथ मेल खाता है सौर ऊर्जा के ट्रांसड्यूसर \u003d 1, 4 ईवी। सिलिकॉन में, यह सूचक \u003d 1.1 ईवी।

सौर विकिरण के अवशोषण के उच्च स्तर के कारण, जीएएएस को प्रत्यक्ष ऑप्टिकल संक्रमणों द्वारा निर्धारित किया गया है, उनके आधार पर उच्च एफईपी दक्षता सिलिकॉन एफईपी मोटाई की तुलना में बहुत छोटी के साथ प्राप्त की जा सकती है। यह मूल रूप से कम से कम 20% के आदेश की दक्षता प्राप्त करने के लिए जीपीएफ 5-6 माइक्रोन की मोटाई के लिए पर्याप्त है, जबकि सिलिकॉन तत्वों की मोटाई 50-100 एमकेएम से कम नहीं हो सकती है, बिना उनकी दक्षता में उल्लेखनीय कमी के बिना। यह परिस्थिति आपको प्रकाश फिल्म जीएफपी के निर्माण पर गिनने की अनुमति देती है, जिसके उत्पादन के लिए अपेक्षाकृत कम स्रोत सामग्री की आवश्यकता होती है, खासकर यदि जीएएएस को सब्सट्रेट के रूप में सब्सट्रेट के रूप में उपयोग करना संभव है, और दूसरा सामग्री, उदाहरण के लिए, सिंथेटिक नीलमणि (AL2 O3)।

सिलिकॉन एफईपी की तुलना में एसईएस परिचालन विशेषताओं के कन्वर्टर्स के लिए आवश्यकताओं के दृष्टिकोण से जीएफपी भी अधिक अनुकूल है। तो, विशेष रूप से, निषिद्ध क्षेत्र की बड़ी चौड़ाई के कारण पीएन संक्रमणों में संतृप्ति की प्रतिक्रियाओं के छोटे प्रारंभिक मूल्यों को प्राप्त करने की संभावना दक्षता के नकारात्मक तापमान ग्रेडियेंट्स और एचएफपी की इष्टतम शक्ति के मूल्य को कम करने की अनुमति देती है, इसके अलावा, चमकदार प्रवाह की घनत्व से बाद की रैखिक निर्भरता के क्षेत्र को महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित करने के लिए। तापमान पर जीएफपी की दक्षता की प्रायोगिक निर्भरता से संकेत मिलता है कि बाद के संतुलन तापमान में वृद्धि 150-180 डिग्री सेल्सियस तक उनकी दक्षता और इष्टतम विशिष्ट शक्ति में उल्लेखनीय कमी नहीं होती है। साथ ही, सिलिकॉन एफईपी के लिए, तापमान 60-70 डिग्री सेल्सियस से ऊपर की वृद्धि लगभग महत्वपूर्ण है - दक्षता दो बार गिरती है।

उच्च तापमान के प्रतिरोध के कारण, आर्सेनाइड गैलियम एफईपीएस उन्हें सौर विकिरण सांद्रता को लागू करना संभव बनाता है। GaAs पर जीएफपी का कामकाजी तापमान 180 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचता है, जो पहले से ही काफी परिचालन तापमान और थर्मल इंजन, पैरोराइड टर्बाइन के लिए है। इस प्रकार, आर्सेनाइड गैलियम जीएफपी (150 डिग्री सेल्सियस पर) की 30 प्रतिशत स्वामित्व दक्षता के लिए, आप तरल पदार्थ के शीतलन कक्ष की निर्वहन गर्मी का उपयोग करके हीट इंजन की दक्षता जोड़ सकते हैं। इसलिए, स्थापना की समग्र दक्षता, जो कमरे के हीटिंग के लिए टरबाइन के बाद शीतलक में कम तापमान वाली गर्मी के तीसरे चयन चक्र का भी उपयोग करती है - 50-60% से भी अधिक हो सकती है।

इसके अलावा, जीएएएस आधारित जीएफपी सिलिकॉन एफईपीएस से काफी कम है, जीएएएस में उच्च स्तर के प्रकाश अवशोषण के उच्च स्तर के कारण प्रोटॉन और उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन प्रवाह के विनाश के अधीन हैं, साथ ही छोटे आवश्यक आजीवन मान और गैर की प्रसार लंबाई -मिनिंग मीडिया। इसके अलावा, प्रयोगों से पता चला है कि जीएएएस आधारित जीएफपी में विकिरण दोषों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अपने ताप उपचार (एनीलिंग) के बाद लगभग 150-180 डिग्री सेल्सियस के बाद गायब हो जाता है। यदि GaAs से जीएफपी लगातार लगभग 150 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर काम करेगा, तो उनकी दक्षता के विकिरण अवक्रमण की डिग्री स्टेशनों के सक्रिय कामकाज की पूरी वैधता (विशेष रूप से कॉस्मिक सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए अपेक्षाकृत छोटी होगी एफईपी और उच्च दक्षता का कम वजन और आकार महत्वपूर्ण हैं)।

आम तौर पर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि जीएएफआई के आधार पर जीएफआई की ऊर्जा, द्रव्यमान और परिचालन विशेषताओं को सिलिकॉन एफईपी की विशेषताओं की तुलना में एसईएस और एसबीईएस (कॉस्मिच) की आवश्यकताओं का अनुपालन करता है। हालांकि, सिलिकॉन गैलियम आर्सेनाइड की तुलना में सामग्री के निर्माण में काफी किफायती और विकसित है। सिलिकॉन प्रकृति में व्यापक है, और इसके आधार पर एफईपी बनाने के लिए फीडस्टॉक के स्टॉक व्यावहारिक रूप से असीमित हैं। सिलिकॉन एफईपी विनिर्माण तकनीक अच्छी तरह से काम किया जाता है और लगातार सुधार हुआ है। सिलिकॉन एफईपी की लागत को कम करने का एक वास्तविक परिप्रेक्ष्य है - उत्पादन के नए स्वचालित तरीकों की शुरूआत में परिमाण के दो आदेश, विशेष रूप से, सिलिकॉन टेप, एक बड़े क्षेत्र के सौर तत्वों, और इसी तरह की अनुमति देने के लिए।

सिलिकॉन फोटोवोल्टिक बैटरी के लिए कीमतें सत्तर के दशक में 70-100 डॉलर / वाट से 20-30 गुना प्रति 20-30 बार, 2000 में $ 3.5 / वाट तक घट गईं और आगे घटती रहे। पश्चिम में, 3-डॉलर के बॉन्ड की कीमत के समय ऊर्जा क्षेत्र में एक विद्रोह की उम्मीद है। कुछ गणनाओं के मुताबिक, यह 2002 में पहले से ही हो सकता है, और रूस के लिए मौजूदा ऊर्जा-एक्ट्यूएटर के साथ इस पल में 0.3-0.5 डॉलर के 1 वाट की कीमत पर आ जाएगा, जो कि परिमाण कम कीमत के क्रम में है। यहां वे एक साथ भूमिका निभाते हैं: टैरिफ, जलवायु, भौगोलिक अक्षांश, राज्य की वास्तविक मूल्य निर्धारण और दीर्घकालिक निवेश की क्षमता। हिटेरोपर्स के साथ वास्तविक जीवन संरचनाओं में, दक्षता आज 30% से अधिक तक पहुंचती है, और समरूप अर्धचालक जैसे मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन - 18% तक पहुंच जाती है। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पर सौर पैनलों में औसत दक्षता आज लगभग 12% है, हालांकि यह भी 18% तक पहुंच जाती है। यह मूल रूप से है कि सिलिकॉन सैट आज दुनिया भर के घरों की छतों पर देखा जा सकता है।

सिलिकॉन के विपरीत, गैलियम एक बहुत ही दुर्लभ सामग्री है, जो व्यापक कार्यान्वयन के लिए आवश्यक मात्रा में जीएएएस के आधार पर जीएफआई के निर्माण की संभावनाओं को सीमित करती है।

गैलियम मुख्य रूप से बॉक्साइट से खनन किया जाता है, लेकिन इसे कोयला राख और समुद्र के पानी से प्राप्त करने की संभावना भी माना जाता है। सबसे बड़ा गैलियम भंडार समुद्री जल में निहित है, लेकिन इसकी एकाग्रता बहुत छोटी है, बाहर निकलने पर बाहर निकलने का अनुमान केवल 1% के मूल्य से अनुमानित होता है और इसलिए, उत्पादन लागत शायद अत्यधिक बड़ी होगी। तरल और गैस epitaxy विधियों का उपयोग कर GAAS- आधारित GAA- आधारित उत्पादन तकनीक (दूसरे (सब्सट्रेट पर) की सतह पर एक एकल क्रिस्टल की ओरिएंटेड वृद्धि) सिलिकॉन एफईपी उत्पादन प्रौद्योगिकी के रूप में और इसके परिणामस्वरूप इस तरह की सीमा तक विकसित नहीं है , एचएफपी की लागत अब सिलिकॉन से एफईपी की लागत (आदेशों पर) काफी अधिक है।

अंतरिक्ष यान में, जहां वर्तमान का मुख्य स्रोत सौर पैनल है और जहां द्रव्यमान, आकार और दक्षता के समझने योग्य अनुपात, सूर्य के लिए मुख्य सामग्री बहुत महत्वपूर्ण हैं। बैटरी, ज़ाहिर है, ग्लफ आर्सेनाइड है। यह कॉस्मिक एसईएस के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। एफईपी में इस परिसर की क्षमता सौर विकिरण के साथ 3-5 गुना केंद्रित होने पर दक्षता को खोना नहीं है, जो तदनुसार, गॉल की कमी की आवश्यकता को कम कर देता है। गैलियम बचत का अतिरिक्त रिजर्व एक सब्सट्रेट के रूप में GAAS GAAS के उपयोग से जुड़ा हुआ है, लेकिन एक सिंथेटिक नीलमणि (AL2O3)।

उन्नत प्रौद्योगिकी के आधार पर अपने बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ जीएफपी की लागत शायद भी काफी कम हो जाएगी, और सामान्य रूप से जीएएस से जीएफपी के आधार पर ऊर्जा रूपांतरण प्रणाली एसई को परिवर्तित करने के लिए सिस्टम की लागत एक सिलिकॉन की लागत के अनुरूप हो सकती है -बासेड सिस्टम। इस प्रकार, वर्तमान में यह दो अर्धचालक पदार्थों और गैलियम सेमीकंडक्टर सामग्री या आर्सेनाइड में से किसी एक को स्पष्ट प्राथमिकता देने के अंत तक मुश्किल है, और केवल उनकी उत्पादन तकनीक के आगे के विकास से पता चलता है कि जमीन और अंतरिक्ष सौर ऊर्जा के लिए कौन सा विकल्प अधिक तर्कसंगत होगा । इसके अलावा, क्योंकि एसएटी को स्थायी प्रवाह दिया जाता है, फिर इस कार्य के साथ औद्योगिक परिवर्तनीय 50 हर्ट्ज, 220 वी में परिवर्तन का कार्य, एक विशेष उपकरण वर्ग पूरी तरह से इनवर्टर के साथ मुकाबला कर रहा है।

फोटोइलेक्ट्रिक सिस्टम की गणना।

आप सौर कोशिकाओं की ऊर्जा के साथ-साथ अन्य बिजली स्रोतों की ऊर्जा का भी उपयोग कर सकते हैं, जिसमें सौर कोशिकाएं शॉर्ट सर्किट से डरते नहीं हैं। उनमें से प्रत्येक को किसी दिए गए वोल्टेज पर वर्तमान की एक निश्चित ताकत को बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। लेकिन, वर्तमान के अन्य स्रोतों के विपरीत, सौर कोशिका की विशेषताएं इसकी सतह पर गिरने वाली रोशनी की मात्रा पर निर्भर करती हैं। उदाहरण के लिए, एक बादल वाला क्लाउड 50% से अधिक आउटपुट पावर को कम कर सकता है। इसके अलावा, तकनीकी मोड में विचलन एक बैच के तत्वों के आउटपुट पैरामीटर के स्कैटर को शामिल करते हैं। नतीजतन, फोटोइलेक्ट्रिक कनवर्टर्स पर अधिकतम रिटर्न सुनिश्चित करने की इच्छा आउटपुट वर्तमान पर तत्वों को सॉर्ट करने की आवश्यकता होती है। "सिलाई भेड़, पूरे झुंड" के एक दृश्य उदाहरण के रूप में निम्नलिखित दिया जा सकता है: एक बड़े व्यास के पानी के पाइप के अंतर में एक बहुत छोटे व्यास के साथ एक पाइप को काटने के लिए, पानी के इलाकों के परिणामस्वरूप तेजी से कमी आई। सौर कोशिकाओं के आउटपुट पैरामीटर पर विषम की श्रृंखला में कुछ समान होता है।

सिलिकॉन सौर कोशिकाएं nonlinear डिवाइस हैं और उनके व्यवहार को ओम कानून के एक साधारण सूत्र प्रकार द्वारा वर्णित नहीं किया जा सकता है। इसके बजाय, तत्व की विशेषताओं की व्याख्या करने के लिए, आप वोल्टैंपियर विशेषताओं (डब्ल्यूए) को समझने के लिए सरल के परिवार का उपयोग कर सकते हैं

एक तत्व द्वारा उत्पन्न निष्क्रिय स्ट्रोक वोल्टेज को एक तत्व से दूसरे तत्व से दूसरे बैच में और एक निर्माता की कंपनी से दूसरे में स्थानांतरित होने पर थोड़ा बदला जाता है और लगभग 0.6 वी है। यह मान तत्व के आकार पर निर्भर नहीं है। ओरो पर वर्तमान के साथ मामला है। यह प्रकाश की तीव्रता और उस तत्व के आकार पर निर्भर करता है जिसके अंतर्गत इसकी सतह का क्षेत्र होता है।

आकार में 100% मिमी का तत्व आकार में 10 10 मिमी के तत्व से 100 गुना अधिक है और इसलिए, यह उसी प्रकाश पर वर्तमान 100 गुना अधिक देगा।

लोडिंग तत्व, आप वोल्टेज से आउटपुट पावर की निर्भरता का एक ग्राफ बना सकते हैं, जिसे चित्र 2 में दिखाए गए कुछ के समान प्राप्त किया गया है

पीक पावर लगभग 0.47 वी के वोल्टेज से मेल खाती है। सौर सेल की गुणवत्ता का उचित मूल्यांकन करने के साथ-साथ एक ही परिस्थितियों में स्वयं के बीच तत्वों की तुलना के लिए, इसे लोड करना आवश्यक है ताकि आउटपुट वोल्टेज 0.47 वी है। सौर के बाद तत्वों को काम के लिए चुना जाता है, आपको उन्हें सोल्डर करने की आवश्यकता होती है। धारावाहिक तत्व जलीय ग्रिड से सुसज्जित हैं जो कैरिज के लिए कंडक्टर के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

बैटरी किसी भी वांछित संयोजन में बनाई जा सकती है। सबसे सरल बैटरी अनुक्रमिक रूप से शामिल तत्वों की एक श्रृंखला है। आप तथाकथित अनुक्रमिक-समानांतर कनेक्शन प्राप्त करने, समांतर श्रृंखलाओं को भी जोड़ सकते हैं।

सौर कोशिकाओं के संचालन का एक महत्वपूर्ण बिंदु उनके तापमान व्यवस्था है। जब तत्व 25 डिग्री सेल्सियस से ऊपर एक डिग्री से गरम किया जाता है, तो यह 0.002 वी, यानी वोल्टेज में हार जाता है। 0.4% / डिग्री। चित्रा 3 25 डिग्री सेल्सियस और 60 डिग्री सेल्सियस के तापमान के लिए घटता का एक परिवार दिखाता है।

एक उज्ज्वल धूप वाले दिन में, तत्वों को 60-70 डिग्री सेल्सियस तक 0.07-0.0 9 खोने के लिए गर्म किया जाता है। सौर कोशिकाओं की दक्षता में कमी का यह मुख्य कारण है, जिससे एक तत्व द्वारा उत्पन्न वोल्टेज ड्रॉप होता है। सामान्य सौर तत्व की दक्षता वर्तमान में 10-16% की सीमा में उतार-चढ़ावित है। इसका मतलब है कि मानक स्थितियों के तहत आकार में 100 100 मिमी का एक तत्व 1-1.6 डब्ल्यू उत्पन्न कर सकता है।

सभी फोटोइलेक्ट्रिक सिस्टम को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: स्वायत्त और विद्युत नेटवर्क से जुड़ा हुआ है। दूसरे प्रकार के स्टेशन नेटवर्क को अतिरिक्त ऊर्जा देते हैं, जो आंतरिक ऊर्जा घाटे की स्थिति में एक रिजर्व के रूप में कार्य करता है।

सामान्य रूप से स्वायत्त प्रणाली में समर्थन संरचना या छत पर स्थित सौर मॉड्यूल का एक सेट होता है, बैटरी (एकेबी), डिस्चार्ज नियंत्रक - बैटरी चार्ज, कनेक्टिंग केबल्स। फोटोइलेक्ट्रिक सिस्टम बनाने के लिए सौर मॉड्यूल मुख्य घटक हैं। उन्हें किसी भी आउटपुट वोल्टेज के साथ बनाया जा सकता है।

सौर कोशिकाओं के चयन के बाद - उन्हें बेचा जाना चाहिए। सीरियल तत्व कंडक्टरों को स्विच करने के लिए जलीय ग्रिड से लैस होते हैं। बैटरी किसी भी संयोजन में हो सकती है।

सबसे सरल बैटरी अनुक्रमिक रूप से जुड़े तत्वों की एक श्रृंखला है।

तथाकथित अनुक्रमिक-समानांतर कनेक्शन प्राप्त करने के बाद, आप इन श्रृंखलाओं को समानांतर में जोड़ सकते हैं। समानांतर में, आप समान वोल्टेज के साथ केवल चेन (नियम) को जोड़ सकते हैं, जबकि किरचॉफ कानून के अनुसार उनकी धाराएं संक्षेप में हैं।

जमीन के उपयोग के साथ, आमतौर पर उन्हें 12 वी के नाममात्र वोल्टेज के साथ बैटरी (एकेबी) के साथ चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है, इस मामले में, एक नियम के रूप में, 36 सौर कोशिकाएं श्रृंखला में जुड़ी होती हैं और ग्लास, टेक्स्टोलाइट, एल्यूमीनियम पर टुकड़े टुकड़े करके सील कर दी जाती हैं। तत्व एक एयर गैप के बिना, सीलिंग फिल्म की दो परतों के बीच हैं। वैक्यूम टुकड़े टुकड़े प्रौद्योगिकी आपको इस आवश्यकता को पूरा करने की अनुमति देती है। सुरक्षात्मक ग्लास और तत्व के बीच एक वायु परत के मामले में, प्रतिबिंब घाटे और अवशोषण 12% की तुलना में 20-30% तक पहुंच जाएगा - बिना हवा परत के।

सौर सेल के विद्युत मानकों को मानक परिस्थितियों (स्टैंडअर्ट टेस्ट स्थितियों) के तहत वोल्टेबल वक्र के रूप में एक अलग सौर सेल के रूप में दर्शाया जाता है, यानी, सौर विकिरण 1000 डब्ल्यू / एम 2, तापमान - 25 डिग्री सेल्सियस और अक्षांश पर सौर स्पेक्ट्रम के साथ 45o (am1,5)।

वोल्टेज के धुरी के साथ वक्र के चौराहे के बिंदु को निष्क्रिय वोल्टेज - यूएक्सएक्स कहा जाता है, धाराओं की धुरी के साथ चौराहे बिंदु आईसीजेड का एक छोटा सर्किट वर्तमान है।

मॉड्यूल की अधिकतम शक्ति को एसटीसी (स्टैंडअर्ट टेस्ट स्थितियों) पर उच्चतम शक्ति के रूप में परिभाषित किया गया है। अधिकतम शक्ति के अनुरूप वोल्टेज को अधिकतम पावर वोल्टेज (ऑपरेटिंग वोल्टेज - अप) कहा जाता है, और अधिकतम बिजली (ऑपरेटिंग वर्तमान - आईपी) के संबंधित वर्तमान प्रवाह कहा जाता है।

36 तत्वों से युक्त मॉड्यूल के लिए ऑपरेटिंग वोल्टेज का मूल्य लगभग 16 ... 17 वी (0.45 .... 0.47 वी प्रति तत्व) 25 डिग्री सेल्सियस पर होगा।

चार्ज-डिस्चार्ज नियंत्रक में हानि की क्षतिपूर्ति करने के लिए बैटरी (14.4 सी) के वोल्टेज की तुलना में इस तरह की आपूर्ति वोल्टेज आवश्यक है (इसे बाद में चर्चा की जाएगी), और मुख्य रूप से ऑपरेटिंग वोल्टेज में कमी आई है मॉड्यूल का जब मॉड्यूल विकिरण द्वारा गरम किया जाता है: सिलिकॉन के लिए तापमान गुणांक 0.4% / डिग्री (एक तत्व के लिए 0.002 वी / डिग्री) के बारे में है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मॉड्यूल का निष्क्रिय वोल्टेज रोशनी पर बहुत कम निर्भर करता है, जबकि शॉर्ट सर्किट वर्तमान, और तदनुसार, ऑपरेटिंग वर्तमान, सीधे रोशनी के लिए आनुपातिक।

इस प्रकार, वास्तविक काम करने की स्थितियों में गर्म होने पर, मॉड्यूल को 60-70 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गरम किया जाता है, जो ऑपरेटिंग वोल्टेज बिंदु के विस्थापन से मेल खाता है, उदाहरण के लिए, एक मॉड्यूल के लिए 17 वी के ऑपरेटिंग वोल्टेज के साथ - ए 17 वी का मूल्य से 13.7-14.4 वी (0.38-0.4 वी प्रति तत्व)।

उपर्युक्त उपरोक्त के आधार पर, अनुक्रमिक रूप से जुड़े मॉड्यूल तत्वों की संख्या की गणना तक पहुंचना आवश्यक है। यदि उपभोक्ता को वैकल्पिक वोल्टेज की आवश्यकता है, तो निरंतर वोल्टेज कनवर्टर इन्वर्टर को इस किट में जोड़ा जाता है।

एफईएस की गणना के तहत, यह मॉड्यूल की रेटेड पावर, उनकी संख्या, यौगिक योजना निर्धारित करने के रूप में समझा जाता है; टाइप, ऑपरेटिंग स्थितियों और AKB की क्षमता का चयन करें; पावर इन्वर्टर और चार्ज-डिस्चार्ज नियंत्रक; केबल पैरामीटर कनेक्ट करने की परिभाषा।

सबसे पहले, एक साथ जुड़े सभी उपभोक्ताओं की कुल शक्ति निर्धारित करना आवश्यक है। उनमें से प्रत्येक की शक्ति वाट में मापा जाता है और उत्पादों के पासपोर्ट में संकेत दिया जाता है। इस चरण में, आप पहले से ही इन्वर्टर की शक्ति का चयन कर सकते हैं, जो 1.25 गुना अधिक गणना से कम नहीं होना चाहिए। यह ध्यान में रखना चाहिए कि एक कंप्रेसर रेफ्रिजरेटर के रूप में इस तरह के एक मुश्किल डिवाइस 7 गुना अधिक पासपोर्ट की शक्ति का उपभोग करता है।

इनवर्टर की नाममात्र संख्या 150, 300, 500, 800, 1500, 2500, 5000 डब्ल्यू। शक्तिशाली स्टेशनों (1 किलोवाट से अधिक) के लिए, स्टेशन वोल्टेज को कम से कम 48 वी का चयन किया जाता है, क्योंकि बड़ी सुविधाओं में, इनवर्टर उच्च स्रोत तनाव के साथ बेहतर काम कर रहे हैं।

अगला कदम बैटरी की क्षमता की परिभाषा है। बैटरी की क्षमता को सीमा तक गोल करने के साथ कंटेनरों की मानक सीमा से चुना जाता है, अधिक गणना की जाती है। और गणना की गई क्षमता बैटरी वोल्टेज के उत्पाद को शेयरों में बैटरी की निर्वहन गहराई के मूल्य तक उपभोक्ताओं की कुल शक्ति को विभाजित करके प्राप्त की जाती है।

उदाहरण के लिए, यदि उपभोक्ताओं की कुल शक्ति प्रति दिन 1000 डब्ल्यू है, और बैटरी की अनुमत गहराई गहराई 12 वी -50% है, तो गणना की गई क्षमता होगी:

1000 / (12 x 0.5) \u003d 167 a * h

पूरी तरह ऑफ़लाइन मोड में बैटरी की क्षमता की गणना करते समय, बादलों के दिनों की प्रकृति में उपस्थिति को ध्यान में रखना आवश्यक है, जिसके दौरान बैटरी को उपभोक्ताओं के काम को सुनिश्चित करना होगा।

अंतिम चरण कुल शक्ति और सौर मॉड्यूल की संख्या की परिभाषा है। गणना करने के लिए, सौर विकिरण के मूल्य की आवश्यकता होती है, जिसे सौर विकिरण न्यूनतम होने पर चलने वाले स्टेशन के दौरान लिया जाता है। वर्षभर के उपयोग के मामले में दिसंबर है।

धारा में "मौसम विज्ञान" को रूस के मुख्य क्षेत्रों के लिए सौर विकिरण के मासिक और कुल वार्षिक मूल्य, साथ ही साथ प्रकाश-पार करने वाले विमान के विभिन्न उन्मुखताओं के लिए ग्रेडेशन के साथ दिया जाता है।

ब्याज की अवधि के लिए सौर विकिरण के मूल्य और इसे 1000 तक विभाजित करने के लिए, हम पिकेट की तथाकथित संख्या प्राप्त करते हैं, यानी, सशर्त समय, जिसके दौरान सूर्य 1000 डब्ल्यू / एम 2 की तीव्रता के साथ चमकता है।

उदाहरण के लिए, मॉस्को और जुलाई के महीने के अक्षांश के लिए, सौर विकिरण का महत्व 167 किलोवाट / एम 2 होता है जब साइट 40 से क्षितिज के कोण पर दक्षिण में उन्मुख हो रही है। इसका मतलब यह है कि औसत सूर्य 167 घंटे (5.5 घंटे प्रति दिन) में चमकता है, जबकि 1000 डब्ल्यू / एम 2 की तीव्रता के साथ, हालांकि प्रकाश धारा के लिए लंबवत मंच पर दोपहर में अधिकतम रोशनी 700-750 डब्ल्यू / एम 2 से अधिक नहीं होती है ।

चयनित अवधि के लिए पीडब्ल्यू का पावर मॉड्यूल चयनित अवधि के दौरान निम्नलिखित मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन करेगा: डब्ल्यू \u003d के पीडब्ल्यू ई / 1000, जहां ई चयनित अवधि के लिए विद्रोह मूल्य है, के-गुणांक गर्मियों में 0.5 है और 0.7 सर्दियों में।

यह गुणांक सूर्य में गर्म होने पर सौर कोशिकाओं की शक्ति के नुकसान में संशोधन करता है, और दिन के दौरान मॉड्यूल की सतह पर किरणों की झुकाव बूंद को भी ध्यान में रखता है।

सर्दियों और गर्मी में अंतर सर्दियों में तत्वों के छोटे हीटिंग के कारण है।

उपभोग की गई ऊर्जा की कुल शक्ति और उपर्युक्त सूत्र के आधार पर, मॉड्यूल की कुल शक्ति की गणना करना आसान है। और इसे जानना, बस इसे एक मॉड्यूल की शक्ति में विभाजित करना, हम मॉड्यूल की संख्या प्राप्त करते हैं।

एफईएस बनाते समय, उपभोक्ताओं की शक्ति को कम करने के लिए दृढ़ता से अनुशंसा की जाती है। उदाहरण के लिए, (यदि संभव हो) केवल लुमेनसेंट लैंप का उपयोग करें। इस तरह के दीपक, 5 गुना कम खपत में, गरमागरम लैंप के हल्के प्रवाह के बराबर हल्की धारा प्रदान करते हैं।

छोटे एफईएस के लिए, इस घटना किरणों के सापेक्ष इष्टतम रिवर्सल के लिए एक स्विवेल ब्रैकेट पर अपने मॉड्यूल स्थापित करने की सलाह दी जाती है। इससे बिजली की क्षमता 20-30% तक बढ़ाएगी।

इनवर्टर के बारे में थोड़ा।

वैकल्पिक प्रवाह के लिए इनवर्टर या डीसी ट्रांसड्यूसर को 220 वी, विभिन्न आपातकालीन स्थितियों आदि के वोल्टेज के साथ 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ कम गुणवत्ता वाले एसी बिजली की आपूर्ति की शर्तों में विभिन्न उपकरणों और उपकरणों की उच्च गुणवत्ता वाली बिजली आपूर्ति प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ।

इन्वर्टर 50 हर्ट्ज की आवृत्ति में एक स्थिर वोल्टेज 220 के साथ वैकल्पिक वैकल्पिक करने के लिए वोल्टेज 12 (24, 48, 60) बी के साथ एक स्पंदित प्रत्यक्ष वर्तमान कनवर्टर है। अधिकांश इनवर्टर्स के आउटपुट में एक स्थिर साइनसॉइडल स्थिरीकरण वोल्टेज होता है, जो उन्हें लगभग किसी भी उपकरण और उपकरण की बिजली आपूर्ति के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।

रचनात्मक रूप से इन्वर्टर डेस्कटॉप ब्लॉक के रूप में बनाया गया है। इन्वर्टर के सामने पैनल पर, कार्य स्विच और ट्रांसड्यूसर ऑपरेशन सूचक स्थित हैं। उत्पाद के पीछे पैनल में डीसी स्रोत को जोड़ने के लिए निष्कर्ष (टर्मिनल) शामिल हैं, उदाहरण के लिए, बैटरी, इन्वर्टर आवास का आउटलेट, फैन माउंट (शीतलन) के साथ छेद, लोड को जोड़ने के लिए तीन-ध्रुव यूरो सॉकेट ।

इन्वर्टर के आउटपुट पर स्थिर वोल्टेज आपको इनपुट वोल्टेज / ऑसीलेशन में बदलावों के साथ उच्च गुणवत्ता वाली बिजली की आपूर्ति प्रदान करने की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, जब एकेबी का निर्वहन, या वर्तमान उपभोग में उतार-चढ़ाव। इन्वर्टर के आउटपुट पर लोड के साथ एसी के इनलेट और सर्किट में डीसी स्रोत की गारंटीकृत गैल्वेनिक विचलन विभिन्न डीसी स्रोतों या किसी विद्युत उपकरण का उपयोग करते समय काम की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त उपाय नहीं करने की अनुमति देता है। बिजली के हिस्से की मजबूर शीतलन और इन्वर्टर के संचालन के दौरान कम शोर स्तर, एक तरफ, एक तरफ, अच्छे द्रव्यमान-अंधेरे उत्पाद प्रदर्शन प्रदान करने के लिए, इस प्रकार के शीतलन के साथ शोर ऑपरेशन के दौरान असुविधा नहीं होती है।

• इलेक्ट्रॉनिक स्कोरबोर्ड के साथ अंतर्निहित नियंत्रण कक्ष
• क्षमता potentiometer जो सटीक समायोजन करने के लिए संभव बनाता है।
• कनेक्टर्स द्वारा कनेक्शन के साथ सामान्यीकृत प्लैंक: हम स्टेरो
• बिल्ट-इन ब्रेकिंग टर्नओवर
• फैन के साथ रेडिएटर
• सौंदर्यशास्त्र बन्धन
• भोजन 230 वी - 400 वी
• ओवरलोड 150% - 60s
• रन टाइम 0.01 ... 1000 सेकंड
• अंतर्निहित इलेक्ट्रिक फ़िल्टर, कक्षा ए
• ऑपरेटिंग तापमान: -5 डिग्री सेल्सियस - से + 45 डिग्री सेल्सियस तक
• पोर्ट 485 रुपये।
• आवृत्ति चरण विनियमन: 0.01 हर्ट्ज - 1 केएचजेड
• आईपी \u200b\u200b20 संरक्षण वर्ग

कार्यात्मक रूप से प्रदान करता है: वृद्धि, कम आवृत्ति, अधिभार नियंत्रण, अति ताप।