В реальных условиях работы эффективность фотопреобразователя существенно отличается от идеальной по следующим причинам. 1. Отражение на поверхности. Отражение обусловлено ступенчатым изменением показателей преломления сред (воздух, материалы фотопреобразователя), че­рез которые солнечное излучение проникает к полупроводнику. Изменение коэффициента преломления можно сгладить, нанося на внешнюю поверх­ность фотопреобразователя прозрачные покрытия с показателем преломле­ния, значение которого лежит между значениями показателей […]

Обратный ток насыщения в фотодиоде равен сумме токов насы­щения, относящихся к дыркам / и к электронам 1по. Упрощенная теория р. п — диода дает следующее выражение: (81) Заметим, что отношение коэффициента диффузии D к диффузионной длине L имеет размерность скорости, так что при умножении на концентрацию носи­телей (рп или пр) получаем диффузионный поток. Умножая его […]

Высокая эффективность преобразования энергии имеет место, если фо­тодиод обеспечивает ток, близкий к 1т. Это означает, что при изменении уровня облученности должно изменяться сопротивление оптимальной на­грузки. Рассмотрим фотодиод, работающий при максимальной расчетной плотности светового потока. При оптимально подобранной нагрузке отдаваемая на нагрузку мощность максимальна, при этом напряжение на нагрузке должно равняться Vm в соответствии с уравнением […]

Уравнение (61) показывает, что эффективность пропорциональна Vm, и по­скольку Vm падает с уменьшением Vx, достаточно изучить температурную зави­симость лишь последнего параметра. Из уравнения (47) не очевидно, что происходит с V>; при изменении тем­пературы. Параметр kT/q обусловливает пропорциональный рост напряжения с ростом Т, в то время как член 1п(///0) влияет в противоположном направле­нии через зависимость /с […]

Мы показали ранее, что изменение произведения / VK является хорошим индикатором изменения произведения ImVm и соответственно эффективно­сти фотодиода. Ссылаясь на уравнение (48), можно увидеть, что рост 10 ведет к уменьшению / Г и эффективности. Этот вывод подтверждается и численны­ми оценками примера 5. Хорошие фотодиоды должны иметь минимальные значения /0. Это может быть обеспечено следующими мерами […]

До сих пор мы говорили о фотодиодах, не обсуждая механизма их работы. В этом параграфе мы рассмотрим р,«-переход и его использование для преобразования энергии излучения в электрическую. Для более детального изучения этого вопроса смотрите специальную лите­ратуру. Базовые понятия о природе полупроводников можно прочитать в при­ложении Б к настоящей главе. Рассмотрим единичный полупроводниковый кристалл, состоящий из […]

До сих пор мы обсуждали идеальные фотоэлектрические преоб­разователи безотносительно к их возможному практическому использованию и технологии изготовления. Простейший идеальный преобразователь (тот, в котором отсутствует механизм увеличения числа зарядов) прозрачен для од­ной части спектра и полностью непрозрачен для остального излучения. Каж­дый абсорбированный фотон вызывает появление одной электронно-ды­рочной пары, и каждая электронно-дырочная пара дрейфует к встроенном} д,«-переходу, […]

Повышение эффективности преобразователей солнечной энергии может быть достигнуто за счет рециркуляции неабсорбированных фотопреобра­зователем фотонов. Излучатель для этого должен находиться в непосредственной близости от фотодиодов. На рис. 12.5 изображена схема фтоэлектрического преобразователя, в кото­рой излучатель (нагреваемый концентрированным солнечным излучением или пламенем) освещает фотодиод с шириной запрещенной зоны Wg. Фотоны с энергией, превышающей Wg, преобразуются полупроводником (сплошные […]

Возможно, наиболее обещающими системами разделения изл; чения являются голографические концентраторы. Голографическая поверхность изготавливается так, что она действует как сильно рассеивающая цилиндриче­ская линза. Солнечный свет концентрируется в 50-100 раз и направляется на голографическую пластину, с помощью которой раскладывается по спектру в виде радуги, как это показано на рис. 12.4. Два (или более) фотопреобразователя устанавливаются перпендикулярно голографической […]

Спектральные разделители пучка света могут строиться как на принципе селективного поглощения, так и на принципе интерференционного разложения излучения. Например, сконцентрированный солнечный свет может быть отфильтрован с помощью элементов, содержащих раствор сульфата кобаль­та, который будет абсорбировать часть энергии до того, как излучение попадет на находящиеся под ним кремниевые диоды. В таблице 12.3 приведены результа­ты измерения прозрачности […]