ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో సాధించిన ఫోటోసెల్స్ మరియు మాడ్యూల్స్ యొక్క గరిష్ట సామర్థ్య విలువలు. సౌర బ్యాటరీ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం: సోలార్ ప్యానెల్ ఎలా నిర్మాణాత్మకంగా ఉంటుంది మరియు సౌర శక్తి యొక్క ఎలెక్ట్రోవాక్యూమ్ మరియు సెమీకండక్టర్ ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్టర్‌లను ఎలా పని చేస్తుంది

Zagatin సెర్గీ

నా పని యొక్క అంశం, "సౌర శక్తి యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ మార్పిడులు" ప్రస్తుత సమయంలో చాలా సందర్భోచితంగా ఉంది.

సారాంశంలో, నేను అనేక వేల సంవత్సరాలుగా వేగంగా పెరుగుతున్న శక్తి అవసరాలను తీర్చగల సౌర శక్తిని మార్చే పద్ధతులను వివరించాను. సౌర వికిరణం అనేది ఆచరణాత్మకంగా తరగని శక్తి వనరు అయినందున, విద్యుత్తు అనేది ఉపయోగించడానికి మరియు ప్రసారం చేయడానికి అత్యంత అనుకూలమైన శక్తి.

నా అభిప్రాయం ప్రకారం, ఫోటోవోల్టాయిక్ శక్తి యొక్క పెద్ద-స్థాయి అభివృద్ధి అధిక సగటు వార్షిక సౌర వికిరణంతో భూమి యొక్క ప్రాంతాల అభివృద్ధికి భారీ ప్రోత్సాహాన్ని ఇస్తుంది.

డౌన్‌లోడ్:

ప్రివ్యూ:

పూర్తి చేసినవారు: Zagatin S.V.

10A తరగతి విద్యార్థి

హెడ్: లుచినా T.V.

ఫిజిక్స్ టీచర్

2008

	పరిచయం……………………………………………………
	సోలార్ ఎనర్జీ కన్వర్షన్ అనేది ఎనర్జీ ఎనర్జీ డెవలప్‌మెంట్ కోసం ఒక మంచి మార్గం.
	సోలార్ ఎనర్జీ యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్షన్ ………………………………………………………………………….
	ముగింపు……………………………………………………
	సాహిత్యం……………………………………………………

పరిచయం

శక్తి వినియోగం యొక్క వేగవంతమైన పెరుగుదల 20 వ శతాబ్దం రెండవ భాగంలో మానవ సాంకేతిక కార్యకలాపాల యొక్క అత్యంత లక్షణ లక్షణాలలో ఒకటి. ఇటీవలి వరకు, శక్తి అభివృద్ధి ఎటువంటి ప్రాథమిక ఇబ్బందులను ఎదుర్కోలేదు. ఇంధన ఉత్పత్తిలో పెరుగుదల ప్రధానంగా చమురు మరియు వాయువు ఉత్పత్తిలో పెరుగుదల కారణంగా సంభవించింది, ఇవి వినియోగానికి అత్యంత అనుకూలమైనవి. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ప్రపంచ ఆర్థిక వ్యవస్థలో ఇంధనం దాని సాంప్రదాయిక ముడిసరుకు ఆధారం క్షీణించే పరిస్థితిని ఎదుర్కొన్న మొదటి ప్రధాన రంగంగా మారింది. 70వ దశకం ప్రారంభంలో, అనేక దేశాలలో శక్తి సంక్షోభం ఏర్పడింది. శిలాజ శక్తి వనరుల పరిమిత లభ్యత ఈ సంక్షోభానికి ఒక కారణం. అదనంగా, చమురు, గ్యాస్ మరియు బొగ్గు కూడా వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న రసాయన పరిశ్రమకు అత్యంత విలువైన ముడి పదార్థాలు. అందువల్ల, సాంప్రదాయ శిలాజ శక్తి వనరులను మాత్రమే ఉపయోగించడం ద్వారా అధిక శక్తి అభివృద్ధిని కొనసాగించడం ఇప్పుడు చాలా కష్టం.

అణు శక్తి కూడా ఇటీవల గణనీయమైన ఇబ్బందులను ఎదుర్కొంది, ప్రధానంగా అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ల భద్రతను నిర్ధారించడానికి ఖర్చులను తీవ్రంగా పెంచాల్సిన అవసరానికి సంబంధించినది.

శిలాజ వనరుల దహన ఉత్పత్తుల ద్వారా పర్యావరణ కాలుష్యం, ప్రధానంగా బొగ్గు మరియు అణు ఇంధనం, భూమిపై పర్యావరణ పరిస్థితి క్షీణతకు కారణం. ఏదైనా రకమైన ఇంధనాన్ని కాల్చేటప్పుడు సంభవించే గ్రహం యొక్క "ఉష్ణ కాలుష్యం" కూడా ముఖ్యమైనది. కొంతమంది శాస్త్రవేత్తల ప్రకారం, భూమిపై శక్తి ఉత్పత్తి యొక్క అనుమతించదగిన గరిష్ట పరిమితి ప్రస్తుత ప్రపంచ సగటు కంటే రెండు ఆర్డర్‌లు మాత్రమే ఎక్కువ. శక్తి వినియోగంలో ఈ పెరుగుదల భూమి యొక్క ఉపరితలంపై ఒక డిగ్రీ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలకు దారితీయవచ్చు. అటువంటి స్థాయిలో గ్రహం యొక్క శక్తి సమతుల్యత యొక్క అంతరాయం కోలుకోలేని, ప్రమాదకరమైన వాతావరణ మార్పులకు దారి తీస్తుంది. ఈ పరిస్థితులు పునరుత్పాదక ఇంధన వనరుల పెరుగుతున్న పాత్రను నిర్ణయిస్తాయి, వీటిని విస్తృతంగా ఉపయోగించడం వల్ల భూమి యొక్క పర్యావరణ సమతుల్యత దెబ్బతినదు.

సోలార్ ఎనర్జీ కన్వర్షన్ - ఒక మంచి మార్గం

చాలా పునరుత్పాదక శక్తి రకాలు - జలశక్తి, ప్రపంచ మహాసముద్రాల నుండి వచ్చే యాంత్రిక మరియు ఉష్ణ శక్తి, గాలి మరియు భూఉష్ణ శక్తి - పరిమిత సంభావ్యత లేదా విస్తృత వినియోగంలో గణనీయమైన ఇబ్బందులు కలిగి ఉంటాయి. చాలా పునరుత్పాదక శక్తి వనరుల యొక్క మొత్తం సంభావ్యత ప్రస్తుత స్థాయిల నుండి శక్తి వినియోగాన్ని ఒక పరిమాణంలో మాత్రమే పెంచుతుంది. కానీ మరొక శక్తి వనరు ఉంది - సూర్యుడు. సూర్యుడు, స్పెక్ట్రల్ క్లాస్ 2 యొక్క నక్షత్రం, పసుపు మరగుజ్జు, దాని అన్ని ప్రధాన పారామితులలో చాలా సగటు నక్షత్రం: ద్రవ్యరాశి, వ్యాసార్థం, ఉష్ణోగ్రత మరియు సంపూర్ణ పరిమాణం. కానీ ఈ నక్షత్రానికి ఒక ప్రత్యేక లక్షణం ఉంది - ఇది “మా నక్షత్రం”, మరియు మానవత్వం ఈ సగటు నక్షత్రానికి దాని మొత్తం ఉనికికి రుణపడి ఉంది. మన నక్షత్రం భూమికి దాదాపు 10 శక్తితో సరఫరా చేస్తుంది 17 W - 12.7 వేల కిమీ వ్యాసం కలిగిన “సన్నీ స్పాట్” యొక్క శక్తి, ఇది సూర్యునికి ఎదురుగా ఉన్న మన గ్రహం వైపు నిరంతరం ప్రకాశిస్తుంది. దక్షిణ అక్షాంశాలలో సముద్ర మట్టం వద్ద సూర్యకాంతి తీవ్రత, సూర్యుడు అత్యున్నత స్థాయికి చేరుకున్నప్పుడు, 1 kW/m 2 . సౌర శక్తిని మార్చడానికి అత్యంత సమర్థవంతమైన పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా, సూర్యుడు అనేక వందల సంవత్సరాల పాటు వేగంగా పెరుగుతున్న శక్తి అవసరాలను సరఫరా చేయగలడు.

సౌరశక్తిని పెద్ద ఎత్తున ఉపయోగించడాన్ని వ్యతిరేకించే వారి వాదనలు ప్రధానంగా కింది వాదనలకు దిగజారాయి:

సౌర వికిరణం యొక్క నిర్దిష్ట శక్తి చిన్నది మరియు సౌర శక్తిని పెద్ద ఎత్తున మార్చడానికి చాలా పెద్ద ప్రాంతాలు అవసరం.
సౌర శక్తిని మార్చడం చాలా ఖరీదైనది మరియు దాదాపు అవాస్తవిక పదార్థం మరియు కార్మిక ఖర్చులు అవసరం.

నిజమే, గ్లోబల్ ఎనర్జీ బడ్జెట్‌లో విద్యుత్తులో గణనీయమైన వాటాను ఉత్పత్తి చేయడానికి కన్వర్టర్ సిస్టమ్స్ ద్వారా కప్పబడిన భూమి యొక్క వైశాల్యం ఎంత పెద్దది? సహజంగానే, ఈ ప్రాంతం ఉపయోగించిన కన్వర్టర్ వ్యవస్థల సామర్థ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సెమీకండక్టర్ ఫోటోసెల్‌లను ఉపయోగించి సౌర శక్తిని నేరుగా విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్టర్‌ల సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడానికి, మేము ఫోటోసెల్ యొక్క పనితీరు గుణకం (సామర్థ్యం) భావనను పరిచయం చేస్తాము, ఇది ఇచ్చిన మూలకం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తి యొక్క నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడింది. ఫోటోసెల్ ఉపరితలంపై సూర్యకిరణ సంఘటన శక్తి. అందువల్ల, సౌర కన్వర్టర్ల సామర్థ్యం 10%కి సమానం (సిలికాన్ సౌర ఘటాలకు సాధారణ సామర్థ్య విలువలు, భూ-ఆధారిత శక్తి అవసరాల కోసం భారీ పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది), 10 ఉత్పత్తికి 12 W విద్యుత్తు ఫోటోకాన్వర్టర్లతో 4 10 విస్తీర్ణాన్ని కవర్ చేయాలి 10 మీ 2 , 200 కి.మీ వైపు ఉన్న చతురస్రానికి సమానం. ఈ సందర్భంలో, సౌర వికిరణం యొక్క తీవ్రత 250 W / m కు సమానంగా తీసుకోబడుతుంది 2 , ఇది దక్షిణ అక్షాంశాల సాధారణ వార్షిక సగటుకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. అంటే, సౌర వికిరణం యొక్క "తక్కువ సాంద్రత" పెద్ద ఎత్తున సౌరశక్తి అభివృద్ధికి అడ్డంకి కాదు. తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన సౌర శక్తి కన్వర్టర్‌లను రూపొందించడానికి సాధ్యమయ్యే మార్గాలు ఈ వ్యాసంలోని క్రింది విభాగాలలో చర్చించబడతాయి.

పైన పేర్కొన్న అంశాలు చాలా బలవంతపు వాదన: రేపు ఈ శక్తిని ఉపయోగించాలంటే సౌరశక్తిని మార్చే సమస్య ఈరోజే పరిష్కరించబడాలి. నియంత్రిత థర్మోన్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ యొక్క శక్తి సమస్యలను పరిష్కరించే చట్రంలో ఈ సమస్యను కనీసం హాస్యాస్పదంగా పరిగణించవచ్చు, సమర్థవంతమైన రియాక్టర్ (సూర్యుడు) ప్రకృతిచే సృష్టించబడినప్పుడు మరియు అనేక మిలియన్ల సంవత్సరాలు నమ్మదగిన మరియు సురక్షితమైన ఆపరేషన్ కోసం వనరును అందిస్తుంది. భూమి-ఆధారిత కన్వర్టర్ సబ్‌స్టేషన్‌ను అభివృద్ధి చేయడం మాత్రమే పని. ఇటీవల, సౌరశక్తి రంగంలో ప్రపంచంలో విస్తృతమైన పరిశోధనలు జరిగాయి, ఇది సమీప భవిష్యత్తులో శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే ఈ పద్ధతి ఆర్థికంగా సమర్థించబడుతుందని మరియు విస్తృత అనువర్తనాన్ని కనుగొనగలదని చూపించింది.

రష్యా సహజ వనరులతో సమృద్ధిగా ఉంది. మనకు ముఖ్యమైన శిలాజ ఇంధనాల నిల్వలు ఉన్నాయి - బొగ్గు, చమురు, వాయువు. అయితే, మన దేశానికి సౌరశక్తి వినియోగం కూడా చాలా ముఖ్యమైనది. రష్యా భూభాగంలో గణనీయమైన భాగం అధిక అక్షాంశాల వద్ద ఉన్నప్పటికీ, మన దేశంలోని కొన్ని చాలా పెద్ద దక్షిణ ప్రాంతాలు సౌరశక్తిని విస్తృతంగా ఉపయోగించుకోవడానికి చాలా అనుకూలమైన వాతావరణాన్ని కలిగి ఉన్నాయి.

సౌర శక్తి యొక్క ఉపయోగం భూమి యొక్క భూమధ్యరేఖ బెల్ట్ మరియు ఈ బెల్ట్‌కు దగ్గరగా ఉన్న దేశాలలో మరింత ఎక్కువ అవకాశాలను కలిగి ఉంది, ఇది అధిక స్థాయి సౌరశక్తిని కలిగి ఉంటుంది. ఈ విధంగా, మధ్య ఆసియాలోని అనేక ప్రాంతాలలో, ప్రత్యక్ష సౌర వికిరణం యొక్క వ్యవధి సంవత్సరానికి 3000 గంటలకు చేరుకుంటుంది మరియు క్షితిజ సమాంతర ఉపరితలంపై సౌర శక్తి యొక్క వార్షిక రాక 1500 - 1850 kWh/m. 2 .

సౌర శక్తి మార్పిడి రంగంలో పని యొక్క ప్రధాన దిశలు ప్రస్తుతం:

డైరెక్ట్ థర్మల్ హీటింగ్ (థర్మల్ ఎనర్జీ ఉత్పత్తి) మరియు థర్మోడైనమిక్ కన్వర్షన్ (సౌర శక్తిని థర్మల్ శక్తిగా ఇంటర్మీడియట్ మార్పిడితో విద్యుత్ శక్తి ఉత్పత్తి);
సౌర శక్తి యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ మార్పిడి.

డైరెక్ట్ థర్మల్ హీటింగ్ అనేది సౌర శక్తిని మార్చే సరళమైన పద్ధతి మరియు రష్యాలోని దక్షిణ ప్రాంతాలలో మరియు భూమధ్యరేఖ దేశాలలో సౌర తాపన సంస్థాపనలు, వేడి నీటి సరఫరా, భవనం శీతలీకరణ, నీటి డీశాలినేషన్ మొదలైన వాటిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. సౌర ఉష్ణ-ఉపయోగించే సంస్థాపనల ఆధారం ఫ్లాట్ సోలార్ కలెక్టర్లు - సౌర వికిరణం యొక్క శోషకాలు. నీరు లేదా ఇతర ద్రవం, శోషకంతో సంబంధం కలిగి ఉండటం వలన, పంపు లేదా సహజ ప్రసరణను ఉపయోగించి దాని నుండి వేడి చేయబడుతుంది మరియు తొలగించబడుతుంది. వేడిచేసిన ద్రవం నిల్వలోకి ప్రవేశిస్తుంది, అక్కడ నుండి అవసరమైన విధంగా వినియోగించబడుతుంది. ఈ పరికరం దేశీయ వేడి నీటి సరఫరా వ్యవస్థలను గుర్తుచేస్తుంది.

విద్యుత్తు అనేది ఉపయోగించడానికి మరియు ప్రసారం చేయడానికి అత్యంత అనుకూలమైన శక్తి. అందువల్ల, సౌర శక్తిని వేడిగా మార్చడం ద్వారా దాని తదుపరి విద్యుత్తుగా మార్చడం ద్వారా సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ల అభివృద్ధి మరియు సృష్టిలో పరిశోధకుల ఆసక్తి అర్థం చేసుకోవచ్చు.

ప్రపంచంలో ఇప్పుడు, అత్యంత సాధారణ సౌర థర్మల్ పవర్ ప్లాంట్లు రెండు రకాలుగా ఉన్నాయి: 1) టవర్ రకం (Fig. 1) ఒక సోలార్ రిసీవర్‌పై సౌర శక్తి యొక్క గాఢతతో, పెద్ద సంఖ్యలో ఫ్లాట్ మిర్రర్‌లను ఉపయోగించి నిర్వహిస్తారు; 2) పారాబొలాయిడ్లు మరియు పారాబొలిక్ సిలిండర్ల యొక్క చెదరగొట్టబడిన వ్యవస్థలు, వీటిలో థర్మల్ రిసీవర్లు మరియు తక్కువ-శక్తి కన్వర్టర్లు ఉన్నాయి.

సోలార్ ఎనర్జీ యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్షన్

సెమీకండక్టర్లలో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క చర్య యొక్క యంత్రాంగాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఒక ముఖ్యమైన సహకారం రష్యన్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ యొక్క ఫిజికో-టెక్నికల్ ఇన్స్టిట్యూట్ (PTI) వ్యవస్థాపకుడు, విద్యావేత్త A.F. Ioffe. అతను ఇప్పటికే ముప్పైలలో సౌరశక్తిలో సెమీకండక్టర్ ఫోటోసెల్స్‌ను ఉపయోగించాలని కలలు కన్నాడు, బి.టి. కొలోమిట్స్ మరియు యు.పి. మస్లాకోవెట్స్ ఫిజికోటెక్నికల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో సల్ఫర్-థాలియం సౌర ఘటాలను ఆ సమయంలో రికార్డు సామర్థ్యంతో = 1% సృష్టించారు.

1958లో సోవియట్ స్పుత్నిక్-3 మరియు అమెరికన్ అవాన్‌గార్డ్-1 అనే కృత్రిమ భూమి ఉపగ్రహాలను ప్రారంభించడంతో శక్తి ప్రయోజనాల కోసం సౌర ఫలకాలను విస్తృతంగా ఉపయోగించడం ప్రారంభమైంది. ఆ సమయం నుండి, 35 సంవత్సరాలకు పైగా, సెమీకండక్టర్ సోలార్ బ్యాటరీలు వ్యోమనౌక మరియు సల్యూట్ మరియు మీర్ వంటి పెద్ద కక్ష్య స్టేషన్‌లకు ప్రధాన మరియు దాదాపు ఏకైక శక్తి సరఫరా వనరుగా ఉన్నాయి. అంతరిక్ష అనువర్తనాల కోసం సౌర బ్యాటరీల రంగంలో శాస్త్రవేత్తలు సేకరించిన విస్తృతమైన గ్రౌండ్‌వర్క్ భూ-ఆధారిత కాంతివిపీడన శక్తిపై పనిని అభివృద్ధి చేయడం కూడా సాధ్యం చేసింది.

ఫోటోసెల్స్ యొక్క ఆధారం pn జంక్షన్ (Fig. 2) తో సెమీకండక్టర్ నిర్మాణం, ఇది వివిధ వాహకత విధానాలతో రెండు సెమీకండక్టర్ల ఇంటర్ఫేస్లో కనిపిస్తుంది. ఈ పదజాలం ఆంగ్ల పదాలు పాజిటివ్ (పాజిటివ్) మరియు నెగెటివ్ (నెగటివ్) నుండి ఉద్భవించిందని గమనించండి. సెమీకండక్టర్‌లోకి ప్రవేశపెట్టిన మలినాలను మార్చడం ద్వారా వివిధ రకాలైన వాహకత పొందబడుతుంది. ఉదాహరణకు, ఆవర్తన పట్టిక యొక్క సమూహం III యొక్క పరమాణువులు D.I. మెండలీవ్, సిలికాన్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లోకి ప్రవేశపెట్టారు, తరువాతి రంధ్రం (పాజిటివ్) వాహకత, మరియు గ్రూప్ V మలినాలను ఇస్తారు - ఎలక్ట్రానిక్ (ప్రతికూల). p- లేదా n- సెమీకండక్టర్ల పరిచయం వాటి మధ్య ఒక సంపర్క విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది, ఇది సౌర ఫోటోసెల్ యొక్క ఆపరేషన్‌లో చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. సంప్రదింపు సంభావ్య వ్యత్యాసం సంభవించడానికి గల కారణాన్ని వివరిస్తాము. p- మరియు n-రకం సెమీకండక్టర్లను ఒకే స్ఫటికంలో కలిపినప్పుడు, n-రకం సెమీకండక్టర్ నుండి p-రకం సెమీకండక్టర్‌కు ఎలక్ట్రాన్ల వ్యాప్తి ప్రవాహం పుడుతుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా, p- నుండి n-సెమీకండక్టర్ వరకు రంధ్రాల ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. ఈ ప్రక్రియ ఫలితంగా, p-n జంక్షన్ ప్రక్కనే ఉన్న p-రకం సెమీకండక్టర్ యొక్క భాగం ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది మరియు p-n జంక్షన్ ప్రక్కనే ఉన్న n-రకం సెమీకండక్టర్ యొక్క భాగం, దీనికి విరుద్ధంగా, సానుకూల చార్జ్‌ను పొందుతుంది. అందువలన, p-n జంక్షన్ సమీపంలో డబుల్ చార్జ్డ్ పొర ఏర్పడుతుంది, ఇది ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల వ్యాప్తి ప్రక్రియను ప్రతిఘటిస్తుంది. వాస్తవానికి, వ్యాప్తి n-ప్రాంతం నుండి p-ప్రాంతానికి ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు చార్జ్డ్ లేయర్ యొక్క ఫీల్డ్, దీనికి విరుద్ధంగా, ఎలక్ట్రాన్‌లను n-ప్రాంతానికి తిరిగి ఇస్తుంది. అదే విధంగా, p-n జంక్షన్ యొక్క ఫీల్డ్ p- నుండి n-ప్రాంతానికి రంధ్రాల వ్యాప్తిని ప్రతిఘటిస్తుంది. వ్యతిరేక దిశలలో పనిచేసే రెండు ప్రక్రియల ఫలితంగా (ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్‌లో ప్రస్తుత వాహకాల వ్యాప్తి మరియు కదలిక), స్థిరమైన, సమతౌల్య స్థితి ఏర్పడుతుంది: సరిహద్దు వద్ద చార్జ్డ్ పొర కనిపిస్తుంది, n-సెమీకండక్టర్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ల చొచ్చుకుపోకుండా చేస్తుంది మరియు p-సెమీకండక్టర్ నుండి రంధ్రాలు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, p-n జంక్షన్ ప్రాంతంలో ఒక శక్తి (సంభావ్య) అవరోధం ఏర్పడుతుంది, n-సెమీకండక్టర్ నుండి ఏ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు p-సెమీకండక్టర్ నుండి రంధ్రాలు ఒక నిర్దిష్ట శక్తిని ఖర్చు చేయాలి. రెక్టిఫైయర్లు, ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే pn జంక్షన్ యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలను వివరించడానికి ఆపకుండా, ఫోటోసెల్లలో pn జంక్షన్ యొక్క ఆపరేషన్ను పరిశీలిద్దాం.

సెమీకండక్టర్‌లో కాంతిని గ్రహించినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలు ఉత్తేజితమవుతాయి. సజాతీయ సెమీకండక్టర్‌లో, ఫోటోఎక్సిటేషన్ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల శక్తిని మాత్రమే పెంచుతుంది, వాటిని అంతరిక్షంలో వేరు చేయకుండా, అంటే ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు “శక్తి స్థలం”లో వేరు చేయబడతాయి, కానీ రేఖాగణిత ప్రదేశంలో సమీపంలో ఉంటాయి. ప్రస్తుత క్యారియర్‌ల విభజన మరియు ఫోటోఎలెక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ (ఫోటోఇఎమ్‌ఎఫ్) రూపానికి, అదనపు శక్తి ఉండాలి. nonequilibrium వాహకాల యొక్క అత్యంత ప్రభావవంతమైన విభజన pn జంక్షన్ (Fig. 2) ప్రాంతంలో ఖచ్చితంగా జరుగుతుంది. p-n జంక్షన్ (n-సెమీకండక్టర్‌లోని రంధ్రాలు మరియు p-సెమీకండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌లు) p-n జంక్షన్‌కు వ్యాపించి ఉన్న "మైనారిటీ" క్యారియర్‌లు p-n జంక్షన్ యొక్క ఫీల్డ్ ద్వారా తీయబడతాయి మరియు సెమీకండక్టర్‌లోకి విసిరివేయబడతాయి. మెజారిటీ క్యారియర్లు: ఎలక్ట్రాన్లు n-రకం సెమీకండక్టర్‌లో స్థానీకరించబడతాయి మరియు రంధ్రాలు p-రకం సెమీకండక్టర్‌లో ఉంటాయి. ఫలితంగా, p-రకం సెమీకండక్టర్ అదనపు ధనాత్మక చార్జ్‌ని పొందుతుంది మరియు n-రకం సెమీకండక్టర్ అదనపు ప్రతికూల చార్జ్‌ని పొందుతుంది. ఫోటోసెల్ యొక్క n- మరియు p-ప్రాంతాల మధ్య, సంభావ్య వ్యత్యాసం తలెత్తుతుంది - photoEMF. ఫోటోEMF యొక్క ధ్రువణత p-n జంక్షన్ యొక్క "ఫార్వర్డ్" బయాస్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది అవరోధం ఎత్తును తగ్గిస్తుంది మరియు p-ప్రాంతం నుండి n-ప్రాంతానికి మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లకు n-ప్రాంతం నుండి p-ప్రాంతానికి రంధ్రాల ఇంజెక్షన్‌ను ప్రోత్సహిస్తుంది. . ఈ రెండు వ్యతిరేక యంత్రాంగాల చర్య ఫలితంగా - కాంతి ప్రభావంతో ప్రస్తుత క్యారియర్‌ల చేరడం మరియు సంభావ్య అవరోధం యొక్క ఎత్తులో తగ్గుదల కారణంగా వాటి ప్రవాహం - వేర్వేరు కాంతి తీవ్రతలలో వేర్వేరు ఫోటోవోల్టేజ్ విలువలు స్థాపించబడ్డాయి. ఈ సందర్భంలో, కాంతి తీవ్రత యొక్క లాగరిథమ్‌కు అనులోమానుపాతంలో ప్రకాశం యొక్క విస్తృత శ్రేణిలో ఫోటోవోల్టేజ్ విలువ పెరుగుతుంది. చాలా ఎక్కువ కాంతి తీవ్రతతో, సంభావ్య అవరోధం ఆచరణాత్మకంగా సున్నాగా మారినప్పుడు, ఫోటోEMF విలువ "సంతృప్తత"కి చేరుకుంటుంది మరియు ప్రకాశించని p-n జంక్షన్ వద్ద ఉన్న అవరోధం యొక్క ఎత్తుకు సమానంగా మారుతుంది. ప్రత్యక్షంగా, అలాగే సౌర వికిరణం 100 - 1000 సార్లు కేంద్రీకృతమై ఉన్నప్పుడు, ఫోటోEMF విలువ p-n జంక్షన్ యొక్క సంపర్క సంభావ్య వ్యత్యాసం యొక్క విలువలో 50 - 85%.

p-n జంక్షన్ యొక్క p- మరియు n-ప్రాంతాల పరిచయాల వద్ద సంభవించే ఫోటోEMF సంభవించే ప్రక్రియను మేము పరిశీలించాము. ప్రకాశించే pn జంక్షన్ షార్ట్-సర్క్యూట్ అయినప్పుడు, ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లో కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది, ఇది ప్రకాశం తీవ్రత మరియు కాంతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతల సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. సౌర బ్యాటరీతో నడిచే కాలిక్యులేటర్ వంటి పేలోడ్ ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు, సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్ కొద్దిగా తగ్గుతుంది. సాధారణంగా, సోలార్ సెల్ సర్క్యూట్‌లోని పేలోడ్ యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత ఈ లోడ్‌కు పంపిణీ చేయబడిన గరిష్ట విద్యుత్ శక్తిని పొందేందుకు ఎంపిక చేయబడుతుంది.

సౌర ఫోటోసెల్ సిలికాన్ వంటి సెమీకండక్టర్ పదార్థంతో తయారు చేయబడిన పొర నుండి తయారు చేయబడింది. p- మరియు n-రకాల వాహకత కలిగిన ప్రాంతాలు ప్లేట్‌లో సృష్టించబడతాయి (Fig. 2). ఈ ప్రాంతాలను సృష్టించే పద్ధతులు, ఉదాహరణకు, అశుద్ధ వ్యాప్తి యొక్క పద్ధతి లేదా ఒక సెమీకండక్టర్‌ను మరొకదానిపై పెంచే పద్ధతి. అప్పుడు దిగువ మరియు ఎగువ విద్యుత్ పరిచయాలు తయారు చేయబడతాయి (చిత్రంలో ఎలక్ట్రోడ్లు షేడ్ చేయబడతాయి), మరియు దిగువ పరిచయం దృఢంగా ఉంటుంది మరియు పైభాగం ఒక దువ్వెన నిర్మాణం రూపంలో తయారు చేయబడుతుంది (సాపేక్షంగా విస్తృత కరెంట్ సేకరణ బస్సుతో అనుసంధానించబడిన సన్నని స్ట్రిప్స్ )

సౌర ఘటాల ఉత్పత్తికి ప్రధాన పదార్థం సిలికాన్. సెమీకండక్టర్ సిలికాన్ మరియు దాని ఆధారంగా ఫోటోసెల్స్ ఉత్పత్తి చేసే సాంకేతికత మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్లో అభివృద్ధి చేయబడిన పద్ధతులపై ఆధారపడి ఉంటుంది - అత్యంత అభివృద్ధి చెందిన పారిశ్రామిక సాంకేతికత. సిలికాన్, స్పష్టంగా, ప్రకృతిలో ఎక్కువగా అధ్యయనం చేయబడిన పదార్థాలలో ఒకటి మరియు ఆక్సిజన్ తర్వాత రెండవ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉంటుంది. మొదటి సౌర ఘటాలు సుమారు నలభై సంవత్సరాల క్రితం సిలికాన్ నుండి తయారు చేయబడ్డాయి అని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఈ పదార్థం సౌర కాంతివిపీడన శక్తి కార్యక్రమాలలో మొదటి ఫిడిల్ ప్లే చేయడం సహజం. మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ నుండి తయారైన ఫోటోసెల్స్ దాని నుండి పొందిన పరికరాల యొక్క అధిక పారామితులతో సాపేక్షంగా చౌకైన సెమీకండక్టర్ పదార్థాన్ని ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తాయి.

ఇటీవలి వరకు, భూసంబంధమైన ఉపయోగం కోసం సౌర ఘటాలు, అలాగే అంతరిక్ష అనువర్తనాల కోసం, సాపేక్షంగా ఖరీదైన మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ ఆధారంగా తయారు చేయబడ్డాయి. ప్రారంభ సిలికాన్ ధరను తగ్గించడం, కడ్డీల నుండి పొరలను తయారు చేయడానికి అధిక-పనితీరు గల పద్ధతుల అభివృద్ధి మరియు సౌర ఘటాల తయారీకి అధునాతన సాంకేతికతలు వాటి ఆధారంగా భూమి ఆధారిత సౌర ఘటాల ధరను అనేకసార్లు తగ్గించడం సాధ్యం చేశాయి. సౌర విద్యుత్తు ఖర్చును మరింత తగ్గించడానికి పని యొక్క ప్రధాన దిశలు: స్ట్రిప్, పాలీక్రిస్టలైన్ సిలికాన్తో సహా చౌకగా ఆధారంగా మూలకాలను పొందడం; నిరాకార సిలికాన్ మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్ పదార్థాల ఆధారంగా చౌకైన సన్నని-ఫిల్మ్ మూలకాల అభివృద్ధి; అత్యంత సమర్థవంతమైన సిలికాన్-ఆధారిత మూలకాలు మరియు సాపేక్షంగా కొత్త అల్యూమినియం-గాలియం-ఆర్సెనిక్ సెమీకండక్టర్ పదార్థాన్ని ఉపయోగించి సాంద్రీకృత సౌర వికిరణాన్ని మార్చడం.

అద్దాలు (పైభాగం) మరియు ఫ్రెస్నెల్ లెన్సులు (దిగువ) రూపంలో సోలార్ రేడియేషన్ కాన్సంట్రేటర్‌లతో ఫోటోవోల్టాయిక్ ఇన్‌స్టాలేషన్‌ల యొక్క రెండు స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రాలను మూర్తి 3 చూపిస్తుంది. ఫ్రెస్నెల్ లెన్స్ అనేది 1 - 3 మిమీ మందంతో ప్లెక్సిగ్లాస్‌తో చేసిన ప్లేట్, దాని ఒక వైపు చదునుగా ఉంటుంది మరియు మరొక వైపు కుంభాకార లెన్స్ ప్రొఫైల్‌ను పునరావృతం చేస్తూ కేంద్రీకృత రింగుల రూపంలో ప్రొఫైల్ ఉంటుంది. ఫ్రెస్నెల్ లెన్స్‌లు సాంప్రదాయ కుంభాకార లెన్స్‌ల కంటే చాలా చౌకగా ఉంటాయి మరియు 2 - 3 వేల “సూర్యలు” గాఢత స్థాయిని అందిస్తాయి.

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, సాంద్రీకృత సౌర వికిరణం కింద పనిచేసే సిలికాన్ సౌర ఘటాల అభివృద్ధిలో ప్రపంచంలో గణనీయమైన పురోగతి సాధించబడింది. 20 - 50 "సూర్యులు" గాఢత స్థాయిలో భూమి యొక్క ఉపరితలంపై రేడియేషన్ పరిస్థితులలో > 25% సామర్థ్యంతో సిలికాన్ మూలకాలు సృష్టించబడ్డాయి. సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ అల్యూమినియం-గాలియం-ఆర్సెనిక్ ఆధారంగా ఫోటోసెల్స్ ద్వారా గణనీయంగా అధిక స్థాయి ఏకాగ్రత అనుమతించబడుతుంది, ఇది మొదట ఫిజికో-టెక్నికల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో సృష్టించబడింది. ఎ.ఎఫ్. 1969లో ఐయోఫ్. అటువంటి సౌర ఘటాలలో, సమర్థత విలువలు> 25% ఏకాగ్రత స్థాయిలలో 1000 రెట్లు వరకు సాధించబడతాయి. అటువంటి మూలకాల యొక్క అధిక ధర ఉన్నప్పటికీ, వారి ప్రాంతంలో గణనీయమైన (1000 రెట్లు) తగ్గింపు కారణంగా సౌర వికిరణం యొక్క అధిక స్థాయి సాంద్రత వద్ద ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్తు ఖర్చుకు వారి సహకారం నిర్ణయాత్మకంగా మారదు. సోలార్ పవర్ ఇన్‌స్టాలేషన్ యొక్క మొత్తం వ్యయానికి ఫోటోసెల్‌ల ఖర్చు గణనీయమైన సహకారం అందించని పరిస్థితి, ఇది సామర్థ్యంలో పెరుగుదలను నిర్ధారిస్తే ఫోటోసెల్ ధరను క్లిష్టతరం చేయడానికి మరియు పెంచడానికి సమర్థించబడుతోంది. క్యాస్కేడ్ సౌర ఘటాల అభివృద్ధికి ప్రస్తుత శ్రద్ధను ఇది వివరిస్తుంది, ఇది సామర్థ్యంలో గణనీయమైన పెరుగుదలను సాధించడం సాధ్యం చేస్తుంది. క్యాస్కేడ్ సౌర ఘటంలో, సౌర స్పెక్ట్రం రెండు (లేదా అంతకంటే ఎక్కువ) భాగాలుగా విభజించబడింది, ఉదాహరణకు, కనిపించే మరియు ఇన్‌ఫ్రారెడ్, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి వేర్వేరు పదార్థాలతో తయారు చేయబడిన ఫోటోసెల్‌లను ఉపయోగించి మార్చబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో, సౌర వికిరణం క్వాంటా యొక్క శక్తి నష్టాలు తగ్గుతాయి. ఉదాహరణకు, రెండు-మూలకాల క్యాస్కేడ్‌లలో సైద్ధాంతిక సమర్థత విలువ 40% మించిపోయింది.

ముగింపు

పై నుండి, ఫోటోవోల్టాయిక్ సౌర శక్తి ఆశాజనకంగా ఉందని ఇది అనుసరిస్తుంది. సౌర వికిరణం అనేది ఆచరణాత్మకంగా తరగని శక్తి వనరు, ఇది భూమి యొక్క అన్ని మూలలకు చేరుకుంటుంది, ఏ వినియోగదారునికి "చేతిలో ఉంది" మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైన, సరసమైన శక్తి వనరు.

శక్తి వనరుగా సౌర వికిరణం యొక్క ప్రతికూలత భూమి యొక్క ఉపరితలంపై దాని రాక యొక్క అసమానత, రోజువారీ మరియు కాలానుగుణ చక్రీయత, అలాగే వాతావరణ పరిస్థితుల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. అందువల్ల, సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లను ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్తును కూడబెట్టే సమస్య చాలా ముఖ్యమైనది. ప్రస్తుతం, ఈ సమస్య ప్రధానంగా సంప్రదాయ రసాయన నిల్వ పరికరాలను ఉపయోగించడం ద్వారా పరిష్కరించబడుతుంది - బ్యాటరీలు. హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌గా నీటిని విద్యుద్విశ్లేషణ చేయడానికి విద్యుత్తును ఉపయోగించడం ఆశాజనక నిల్వ పద్ధతుల్లో ఒకటి, హైడ్రోజన్‌ను పర్యావరణ అనుకూల ఇంధనంగా నిల్వ చేయడం మరియు ఉపయోగించడం, హైడ్రోజన్ దహనం నీటి ఆవిరిని మాత్రమే ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

కాంతివిపీడనాల యొక్క పెద్ద-స్థాయి అభివృద్ధి అధిక సగటు వార్షిక సౌర వికిరణంతో భూమి యొక్క ప్రాంతాల అభివృద్ధికి భారీ ప్రోత్సాహాన్ని ఇస్తుంది. ఇది ప్రధానంగా ఎడారి మరియు శుష్క ప్రాంతాలకు వర్తిస్తుంది, ఇది సౌర విద్యుత్తు యొక్క "రాక" తో, క్రియాశీల వ్యవసాయానికి అనువైన ప్రాంతాలుగా మారుతుంది - భూమి యొక్క బ్రెడ్‌బాస్కెట్లు. నిపుణుల ప్రయత్నాలు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్ల అభివృద్ధి మరియు నేరుగా సంబంధిత సమస్యలను పరిష్కరించడంపై మాత్రమే దృష్టి పెట్టాలని దీని అర్థం? అస్సలు కానే కాదు. ఇతర దిశలను అణిచివేసేందుకు మీరు ఒక దిశను అభివృద్ధి చేయలేరు. అదే విద్యుత్ శక్తి పరిశ్రమకు వర్తిస్తుంది: ఇది ఒక రకమైన వనరు ఆధారంగా మాత్రమే నిర్మించబడదు. ఇది తప్పనిసరిగా అనేక వనరులపై ఆధారపడి ఉండాలి: సౌర, గాలి, అణు మరియు, సాంప్రదాయ శిలాజ మూలాలు. ఇది వారి పరస్పర చర్య యొక్క సరైన మార్గాలను కనుగొనడం సాధ్యపడుతుంది, క్రమంగా భవిష్యత్తులో పరిపూర్ణమైన, పర్యావరణ అనుకూలమైన మరియు నమ్మదగిన శక్తి రంగం వైపు కదులుతుంది.

సాహిత్యం

వాసిలీవ్ A.M., ల్యాండ్స్మాన్ A.P. సెమీకండక్టర్ ఫోటోకన్వర్టర్లు. M.: సోవ్. రేడియో, 1971.
అల్ఫెరోవ్ Zh.I. ఫోటోవోల్టాయిక్ సోలార్ ఎనర్జీ / ఇన్: ది ఫ్యూచర్ ఆఫ్ సైన్స్. M.: నాలెడ్జ్, 1978. P. 92-101.
కోల్టున్ M.M. సౌర ఘటాల ఆప్టిక్స్ మరియు మెట్రాలజీ. M.: నౌకా, 1985.
ఆండ్రీవ్ V.M., గ్రిలిఖేస్ V.A., రుమ్యాంట్సేవ్ V.D. సాంద్రీకృత సౌర వికిరణం యొక్క ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి. ఎల్.: నౌకా, 1989.
కోల్టున్ M.M. సౌర ఘటాలు. M.: నౌకా, 1987.
గ్రిలిఖేస్ V.A., ఓర్లోవ్ P.P., పోపోవ్ L.B. సౌర శక్తి మరియు అంతరిక్ష విమానాలు. M.: నౌకా, 1984.

శక్తి వినియోగం యొక్క వేగవంతమైన పెరుగుదల పరిమిత శిలాజ శక్తి వనరులకు దారితీస్తుంది. సాంప్రదాయ ఇంధన వనరులను ఉపయోగించడం ద్వారా శక్తి అభివృద్ధి యొక్క అధిక వేగాన్ని నిర్వహించడం చాలా కష్టం. నా పని యొక్క అంశం, "సౌర శక్తి యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ మార్పిడులు" ప్రస్తుత సమయంలో చాలా సందర్భోచితంగా ఉంది.

సమీక్ష

నైరూప్య “సౌర శక్తి యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ మార్పిడులు” సెర్గీ ఎంచుకున్న అంశాన్ని పూర్తిగా వెల్లడించాడు. ఈ పేపర్ సౌర శక్తి మార్పిడి యొక్క ప్రస్తుత సమస్యలను పరిశీలిస్తుంది: డైరెక్ట్ థర్మల్ హీటింగ్ మరియు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్షన్.

అంశంపై విస్తరిస్తూ, S. Zagatin A.F రచనలపై ఆధారపడుతుంది. Ioffe. తన పనిలో, అతను సౌర శక్తిలో సెమీకండక్టర్ ఫోటోవోల్టాయిక్ కణాల ఉపయోగం, సౌర బ్యాటరీల ఉపయోగం యొక్క చరిత్ర, అలాగే ఫోటోఇఎమ్ఎఫ్ ఆవిర్భావం ప్రక్రియను పరిశీలిస్తాడు.

సెర్గీ యొక్క పని తార్కిక సమగ్రతను కలిగి ఉంది, నైరూప్య భాగాల వాల్యూమ్ స్థిరంగా ఉంటుంది. పదార్థం యొక్క ప్రదర్శన శాస్త్రీయంగా మరియు ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది, డ్రాయింగ్‌లతో వివరించబడింది. అధ్యయనంలో ఉన్న సమస్య యొక్క వ్యక్తిగత అంచనా ఉంది.

సారాంశం కోసం సిద్ధం చేయడంలో, తగినంత మొత్తంలో సాహిత్యం ఉపయోగించబడింది.

S. Zagatin చేసిన పనిని అంచనా వేయడం సాధ్యమని నేను భావిస్తున్నాను

"5"కి.

సూపర్‌వైజర్

Fig.9. ఫోటోవోల్టాయిక్ మార్పిడికి సోలార్ సెల్ ఒక ఉదాహరణ

ఫోటోకాండక్టివ్ కన్వర్టర్లు

ఈ కన్వర్టర్లు కొలిచిన పరిమాణంలో మార్పును ఉపయోగించిన పదార్థం యొక్క ప్రతిఘటనలో మార్పుగా మారుస్తాయి (Fig. 8). ఉపయోగించిన పదార్థాలు సెమీకండక్టర్లు అయినప్పటికీ, ఫోటోకాండక్టివ్ కన్వర్టర్లు ఎల్లప్పుడూ సెమీకండక్టర్లు కావు ఎందుకంటే వాటికి వివిధ రకాల సెమీకండక్టర్ల మధ్య పరివర్తనాలు లేవు. ఇటువంటి కన్వర్టర్లను నిష్క్రియ అని పిలుస్తారు, అనగా. బాహ్య శక్తి అవసరం. తరచుగా వారి పేరు ఉపయోగించిన మార్పిడి రకాన్ని వర్గీకరిస్తుంది, ఉదాహరణకు ఫోటోసెన్సిటివ్ రెసిస్టర్లు.

పదార్థం యొక్క ప్రతిఘటన అనేది మెజారిటీ ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల సాంద్రత యొక్క విధి, మరియు పెరుగుతున్న రేడియేషన్ తీవ్రతతో సాంద్రత పెరుగుతుంది కాబట్టి, వాహకత పెరుగుతుంది. వాహకత ప్రతిఘటనకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది కాబట్టి, ప్రతిఘటన అనేది రేడియేషన్ తీవ్రత యొక్క విలోమ విధి అని నిర్ధారించవచ్చు. పూర్తి వికిరణం కింద ప్రతిఘటన విలువ సాధారణంగా 100-200 ఓంలు, మరియు పూర్తి చీకటిలో ఈ నిరోధకత మెగాఓమ్‌లకు సమానం. కాంతి-ఆధారిత రెసిస్టర్‌ల రూపకల్పనలో సాధారణంగా ఉపయోగించే పదార్థాలు కాడ్మియం సల్ఫైడ్ లేదా కాడ్మియం సెలీనైడ్.

సౌర ఘటాలు

సౌర ఘటాలు ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్టర్లు, ఇవి విడుదలయ్యే విద్యుదయస్కాంత శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తాయి, అనగా. కొలిచిన రేడియేషన్ విలువలో మార్పు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లో మార్పుగా మార్చబడుతుంది (Fig. 9).

కన్వర్టర్ రూపకల్పనలో రెండు వాహక ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ఉంచబడిన ఫోటోసెన్సిటివ్ హై-రెసిస్టివిటీ మెటీరియల్ పొర ఉంటుంది. ఎలక్ట్రోడ్‌లలో ఒకటి పారదర్శక పదార్థంతో తయారు చేయబడింది, దీని ద్వారా రేడియేషన్ ఫోటోసెన్సిటివ్ పదార్థంపైకి వెళుతుంది. పూర్తిగా ప్రకాశించినప్పుడు, ఒక మూలకం దాదాపు 0.5 V ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

నియమం ప్రకారం, సెమీకండక్టర్ వాల్వ్ ఫోటోసెల్స్ (బ్లాకింగ్ లేయర్‌తో ఫోటోసెల్స్) ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లేయర్‌గా ఉపయోగించబడతాయి (Fig. 9). చూడండి: వాల్వ్ ఫోటోసెల్స్ యొక్క నమూనాలు

విద్యుత్ శక్తి యొక్క మూలంగా ఉపయోగించే ఫోటోసెల్ యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన పారామితులలో ఒకటి, సమర్థత కారకం (సమర్థత). సౌర ఘటం యొక్క సామర్ధ్యం అనేది ఫోటోసెల్ నుండి కాంతి రేడియేషన్ సంఘటన యొక్క శక్తికి ఫోటోసెల్ నుండి పొందగలిగే విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క గరిష్ట శక్తి నిష్పత్తి. ఎక్కువ సామర్థ్యం, ప్రస్తుత క్యారియర్‌ల ఉత్పత్తిలో పాల్గొనే కాంతి స్పెక్ట్రం యొక్క ఎక్కువ భాగం. సౌర ఘటాల సామర్థ్యాన్ని పెంచే మార్గాలలో ఒకటి, సాధ్యమైన విస్తృత స్పెక్ట్రల్ లక్షణాలతో ఫోటోసెల్‌లను సృష్టించడం. సిలికాన్‌తో తయారు చేయబడిన ఫోటోసెల్‌లు 12% వరకు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. గాలియం ఆర్సెనైడ్ సమ్మేళనాలపై ఆధారపడిన ఫోటోసెల్స్ 20% వరకు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

చాలా పునరుత్పాదక శక్తి రకాలు - జలశక్తి, ప్రపంచ మహాసముద్రాల నుండి వచ్చే యాంత్రిక మరియు ఉష్ణ శక్తి, గాలి మరియు భూఉష్ణ శక్తి - పరిమిత సంభావ్యత లేదా విస్తృత వినియోగంలో గణనీయమైన ఇబ్బందులు కలిగి ఉంటాయి. చాలా పునరుత్పాదక శక్తి వనరుల యొక్క మొత్తం సంభావ్యత ప్రస్తుత స్థాయిల నుండి శక్తి వినియోగాన్ని ఒక పరిమాణంలో మాత్రమే పెంచుతుంది. కానీ మరొక శక్తి వనరు ఉంది - సూర్యుడు. సూర్యుడు, స్పెక్ట్రల్ క్లాస్ 2 యొక్క నక్షత్రం, పసుపు మరగుజ్జు, దాని అన్ని ప్రధాన పారామితులలో చాలా సగటు నక్షత్రం: ద్రవ్యరాశి, వ్యాసార్థం, ఉష్ణోగ్రత మరియు సంపూర్ణ పరిమాణం. కానీ ఈ నక్షత్రానికి ఒక ప్రత్యేక లక్షణం ఉంది - ఇది “మా నక్షత్రం”, మరియు మానవత్వం ఈ సగటు నక్షత్రానికి దాని మొత్తం ఉనికికి రుణపడి ఉంది. మన నక్షత్రం భూమికి సుమారు 10 17 W శక్తితో సరఫరా చేస్తుంది - ఇది 12.7 వేల కిమీ వ్యాసం కలిగిన “సన్ బన్నీ” యొక్క శక్తి, ఇది సూర్యుడికి ఎదురుగా ఉన్న మన గ్రహం వైపు నిరంతరం ప్రకాశిస్తుంది. దక్షిణ అక్షాంశాలలో సముద్ర మట్టం వద్ద సూర్యకాంతి తీవ్రత, సూర్యుడు అత్యున్నత స్థాయికి చేరుకున్నప్పుడు, 1 kW/m2. సౌర శక్తిని మార్చడానికి అత్యంత సమర్థవంతమైన పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా, సూర్యుడు అనేక వందల సంవత్సరాల పాటు వేగంగా పెరుగుతున్న శక్తి అవసరాలను సరఫరా చేయగలడు.

1. సౌర వికిరణం యొక్క నిర్దిష్ట శక్తి చిన్నది మరియు సౌర శక్తిని పెద్ద ఎత్తున మార్చడానికి చాలా పెద్ద ప్రాంతాలు అవసరం.

2. సౌర శక్తిని మార్చడం చాలా ఖరీదైనది మరియు దాదాపు అవాస్తవిక పదార్థం మరియు కార్మిక వ్యయాలు అవసరం.

నిజమే, గ్లోబల్ ఎనర్జీ బడ్జెట్‌లో విద్యుత్తులో గణనీయమైన వాటాను ఉత్పత్తి చేయడానికి కన్వర్టర్ సిస్టమ్స్ ద్వారా కప్పబడిన భూమి యొక్క వైశాల్యం ఎంత పెద్దది? సహజంగానే, ఈ ప్రాంతం ఉపయోగించిన కన్వర్టర్ వ్యవస్థల సామర్థ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సెమీకండక్టర్ ఫోటోసెల్‌లను ఉపయోగించి సౌర శక్తిని నేరుగా విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్టర్‌ల సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడానికి, మేము ఫోటోసెల్ యొక్క పనితీరు గుణకం (సామర్థ్యం) భావనను పరిచయం చేస్తాము, ఇది ఇచ్చిన మూలకం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తి యొక్క నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడింది. ఫోటోసెల్ ఉపరితలంపై సూర్యకిరణ సంఘటన శక్తి. అందువల్ల, 10%కి సమానమైన సౌర కన్వర్టర్ల సామర్థ్యంతో (సిలికాన్ ఫోటోసెల్స్ కోసం సాధారణ సామర్థ్య విలువలు, భూ-ఆధారిత శక్తి అవసరాల కోసం సీరియల్ పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది), 10 12 W విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఇది అవసరం. 4 * 10 10 మీ 2 విస్తీర్ణంలో 200 కి.మీ వైపు ఉన్న చతురస్రానికి సమానమైన ఫోటోకాన్వర్టర్‌లతో కవర్ చేయండి. ఈ సందర్భంలో, సౌర వికిరణం యొక్క తీవ్రత 250 W/m 2గా తీసుకోబడుతుంది, ఇది దక్షిణ అక్షాంశాల కోసం ఏడాది పొడవునా సాధారణ సగటు విలువకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. అంటే, సౌర వికిరణం యొక్క "తక్కువ సాంద్రత" పెద్ద ఎత్తున సౌరశక్తి అభివృద్ధికి అడ్డంకి కాదు.

సౌర శక్తి మార్పిడి రంగంలో పని యొక్క ప్రధాన దిశలు ప్రస్తుతం:

- డైరెక్ట్ థర్మల్ హీటింగ్ (థర్మల్ ఎనర్జీ యొక్క రసీదు) మరియు థర్మోడైనమిక్ మార్పిడి (సౌర శక్తిని వేడిగా ఇంటర్మీడియట్ మార్పిడితో విద్యుత్ శక్తి యొక్క రసీదు);

- సౌర శక్తి యొక్క ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి.

ప్రపంచంలో ఇప్పుడు, అత్యంత సాధారణ సౌర థర్మల్ పవర్ ప్లాంట్లు రెండు రకాలు: 1) ఒక సోలార్ రిసీవర్‌పై సౌరశక్తిని కేంద్రీకరించే టవర్ రకం, పెద్ద సంఖ్యలో ఫ్లాట్ మిర్రర్‌లను ఉపయోగించి నిర్వహిస్తారు; 2) పారాబొలాయిడ్లు మరియు పారాబొలిక్ సిలిండర్ల యొక్క చెదరగొట్టబడిన వ్యవస్థలు, వీటిలో థర్మల్ రిసీవర్లు మరియు తక్కువ-శక్తి కన్వర్టర్లు ఉన్నాయి.

2. సౌర శక్తి అభివృద్ధి

70వ దశకం చివరిలో మరియు 80వ దశకం ప్రారంభంలో, ప్రపంచంలోని వివిధ దేశాలలో 0.5 నుండి 10 మెగావాట్ల శక్తి స్థాయితో టవర్ రకం అని పిలవబడే ఏడు పైలట్ సోలార్ పవర్ ప్లాంట్లు (SPPs) నిర్మించబడ్డాయి. కాలిఫోర్నియాలో 10 మెగావాట్ల (సోలార్ వన్) సామర్థ్యంతో అతిపెద్ద సోలార్ పవర్ ప్లాంట్ నిర్మించబడింది. ఈ సోలార్ పవర్ ప్లాంట్స్ అన్నీ ఒకే సూత్రంపై నిర్మించబడ్డాయి: భూమి స్థాయిలో ఉంచబడిన హీలియోస్టాట్ అద్దాల క్షేత్రం సూర్యుని ట్రాక్ చేస్తుంది, ఇది చాలా ఎత్తైన టవర్ పైభాగంలో అమర్చబడిన రిసీవర్‌పై సూర్యకిరణాలను ప్రతిబింబిస్తుంది. రిసీవర్, సారాంశంలో, ఒక సౌర బాయిలర్, దీనిలో సగటు పారామితుల యొక్క నీటి ఆవిరి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఇది ప్రామాణిక ఆవిరి టర్బైన్‌కు పంపబడుతుంది.

ఈ సమయంలో, ఈ SPPలు ఏవీ ఇప్పుడు అమలులో లేవు, ఎందుకంటే వాటి కోసం ప్రణాళిక చేయబడిన పరిశోధన కార్యక్రమాలు పూర్తయ్యాయి మరియు వాణిజ్య విద్యుత్ ప్లాంట్లుగా వాటి ఆపరేషన్ లాభదాయకంగా లేదు. 1992లో, సదరన్ కాలిఫోర్నియాలోని ఎడిసన్ కంపెనీ శక్తి మరియు పారిశ్రామిక సంస్థల కన్సార్టియంను స్థాపించింది, ఇది US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీతో కలిసి సోలార్ వన్‌ను పునర్నిర్మించడం ద్వారా సోలార్ టూ టవర్ సోలార్ పవర్ ప్లాంట్ ప్రాజెక్ట్‌కు ఆర్థిక సహాయం చేసింది. ప్రాజెక్ట్ ప్రకారం సోలార్ టూ యొక్క శక్తి 10 MW ఉండాలి, అంటే, మునుపటిలాగే ఉండాలి. ప్రణాళికాబద్ధమైన పునర్నిర్మాణం యొక్క ప్రధాన ఆలోచన ఏమిటంటే, ఇప్పటికే ఉన్న రిసీవర్‌ను నీటి ఆవిరి యొక్క ప్రత్యక్ష ఉత్పత్తితో ఇంటర్మీడియట్ శీతలకరణి (నైట్రేట్ లవణాలు) తో రిసీవర్‌తో భర్తీ చేయడం. సోలార్ పవర్ ప్లాంట్ డిజైన్‌లో సోలార్ వన్‌లో అధిక-ఉష్ణోగ్రత నూనెతో శీతలకరణిగా ఉపయోగించే కంకర బ్యాటరీకి బదులుగా నైట్రేట్ నిల్వ ట్యాంక్ ఉంటుంది. పునర్నిర్మించిన సోలార్ పవర్ ప్లాంట్ ప్రారంభం 1996లో జరగాల్సి ఉంది. డెవలపర్లు దీనిని ప్రోటోటైప్‌గా పరిగణిస్తారు, ఇది తదుపరి దశలో 100 మెగావాట్ల సామర్థ్యంతో సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్‌ను రూపొందించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ స్థాయిలో, ఈ రకమైన సోలార్ పవర్ ప్లాంట్ శిలాజ ఇంధనాలను ఉపయోగించే థర్మల్ పవర్ ప్లాంట్‌లకు పోటీగా ఉంటుందని భావించబడుతుంది.

రెండవ ప్రాజెక్ట్, PHOEBUS టవర్ సోలార్ పవర్ ప్లాంట్, జర్మన్ కన్సార్టియంచే అమలు చేయబడుతోంది. ఈ ప్రాజెక్ట్‌లో 30 మెగావాట్ల సామర్థ్యంతో ప్రదర్శన హైబ్రిడ్ (సౌర-ఇంధన) సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్‌ను వాల్యూమెట్రిక్ రిసీవర్‌తో రూపొందించడం జరుగుతుంది, దీనిలో వాతావరణ గాలి వేడి చేయబడుతుంది, ఇది ఆవిరి బాయిలర్‌కు పంపబడుతుంది, ఇక్కడ నీటి ఆవిరి ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఇది రాంకైన్ చక్రంలో పనిచేస్తుంది. రిసీవర్ నుండి బాయిలర్ వరకు గాలి మార్గంలో, ఒక బర్నర్ సహజ వాయువును బర్న్ చేయవలసి ఉంటుంది, దీని మొత్తం పగటిపూట పేర్కొన్న శక్తిని నిర్వహించడానికి నియంత్రించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, వార్షిక సౌర వికిరణం 6.5 GJ/m2 (ఉక్రెయిన్‌లోని దక్షిణ ప్రాంతాలకు విలక్షణమైనది) కోసం, మొత్తం 160 వేల m2 హెలియోస్టాట్ ఉపరితలాన్ని కలిగి ఉన్న ఈ సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ 290.2 GW పొందుతుందని లెక్కలు చూపిస్తున్నాయి. *h/సంవత్సరానికి సౌరశక్తి, మరియు ఇంధనంతో అందించబడిన శక్తి మొత్తం సంవత్సరానికి 176.0 GWh ఉంటుంది. అదే సమయంలో, సోలార్ పవర్ ప్లాంట్ 18.8% సగటు వార్షిక సామర్థ్యంతో సంవత్సరానికి 87.9 GWh విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అటువంటి సూచికలతో, సోలార్ పవర్ ప్లాంట్‌లో ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ ఖర్చు శిలాజ ఇంధనాలను ఉపయోగించే థర్మల్ పవర్ ప్లాంట్ల స్థాయిలో ఉంటుందని అంచనా వేయవచ్చు.

80ల మధ్య నుండి, దక్షిణ కాలిఫోర్నియాలో, LUZ కంపెనీ మొదటి సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ నుండి 13.8 నుండి 80 MW వరకు యూనిట్ సామర్థ్యాలతో పారాబొలిక్ స్థూపాకార కేంద్రీకరణలతో (PCC) తొమ్మిది సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్‌లను సృష్టించింది మరియు వాణిజ్య కార్యకలాపాలను ప్రారంభించింది. . ఈ సోలార్ పవర్ ప్లాంట్ల మొత్తం సామర్థ్యం 350 మెగావాట్లకు చేరుకుంది. ఈ SESలలో, ఒక ఎపర్చరుతో PCCలు ఉపయోగించబడ్డాయి, ఇది మొదటి SES నుండి తదుపరి వాటికి మారే సమయంలో పెరిగింది. సూర్యుడిని ఒకే అక్షం మీద ట్రాక్ చేయడం ద్వారా, కాన్సంట్రేటర్లు సౌర వికిరణాన్ని ఖాళీ చేయబడిన గొట్టాలలో చుట్టబడిన గొట్టపు రిసీవర్లపై కేంద్రీకరిస్తాయి. రిసీవర్ లోపల అధిక-ఉష్ణోగ్రత శీతలకరణి ద్రవం ప్రవహిస్తుంది, ఇది 380 ° C వరకు వేడెక్కుతుంది మరియు నీటి ఆవిరి యొక్క వేడిని ఆవిరి జనరేటర్‌కు బదిలీ చేస్తుంది. ఈ సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ల రూపకల్పన అదనపు గరిష్ట విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి, అలాగే తగ్గిన ఇన్సోలేషన్‌ను భర్తీ చేయడానికి ఆవిరి జనరేటర్‌లో కొంత మొత్తంలో సహజ వాయువును దహనం చేయడానికి కూడా అందిస్తుంది.

యునైటెడ్ స్టేట్స్లో సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లు బ్రేక్-ఈవెన్ పనిచేయడానికి అనుమతించే చట్టాలు ఉన్న సమయంలో ఈ సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లు సృష్టించబడ్డాయి మరియు నిర్వహించబడ్డాయి. 80 ల చివరిలో ఈ చట్టాల గడువు LUZ కంపెనీ దివాళా తీసింది మరియు ఈ రకమైన కొత్త సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ల నిర్మాణం నిలిపివేయబడింది.

KJC (క్రేమర్ జంక్షన్ కంపెనీ), నిర్మించిన తొమ్మిది సోలార్ పవర్ ప్లాంట్‌లలో (3 నుండి 7 వరకు) ఐదింటిని నిర్వహించింది, ఈ సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ల సామర్థ్యాన్ని పెంచడం, వాటి నిర్వహణ ఖర్చులను తగ్గించడం మరియు వాటిని ఆర్థికంగా ఆకర్షణీయంగా మార్చడం వంటి పనిని నిర్దేశించింది. కొత్త పరిస్థితుల్లో. ఈ కార్యక్రమం ప్రస్తుతం విజయవంతంగా అమలు చేయబడుతోంది.

సౌరశక్తి వినియోగంలో స్విట్జర్లాండ్ అగ్రగామిగా నిలిచింది. 1997 నుండి డేటా ప్రకారం, 1 నుండి 1,000 kW సామర్థ్యంతో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్ల ఆధారంగా సుమారు 2,600 సౌర సంస్థాపనలు ఇక్కడ నిర్మించబడ్డాయి. "సోలార్-91" అని పిలవబడే కార్యక్రమం మరియు "ఇంధన-స్వతంత్ర స్విట్జర్లాండ్ కోసం" అనే నినాదంతో నిర్వహించబడుతుంది, ఇది పర్యావరణ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి మరియు నేడు దాని శక్తిలో 70% కంటే ఎక్కువ దిగుమతి చేసుకునే దేశం యొక్క శక్తి స్వాతంత్ర్యంలో గణనీయమైన సహకారాన్ని అందిస్తుంది. 2-3 kW సామర్థ్యం కలిగిన సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ చాలా తరచుగా భవనాల పైకప్పులు మరియు ముఖభాగాలపై వ్యవస్థాపించబడుతుంది. ఈ సంస్థాపన సంవత్సరానికి సగటున 2,000 kWh విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది సగటు స్విస్ ఇంటి గృహ అవసరాలకు సరిపోతుంది. పెద్ద కంపెనీలు ఉత్పత్తి భవనాల పైకప్పులపై 300 kW వరకు సామర్థ్యంతో సౌర సంస్థాపనలను ఏర్పాటు చేస్తాయి. అటువంటి స్టేషన్ సంస్థ యొక్క విద్యుత్ అవసరాలను 50-60% కవర్ చేస్తుంది.

ఆల్పైన్ హైలాండ్స్‌లో, విద్యుత్ లైన్లు వేయడం లాభదాయకం కాదు, అధిక శక్తి సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లు కూడా నిర్మించబడుతున్నాయి. దేశంలోని అన్ని నివాస భవనాల అవసరాలను సూర్యుడు ఇప్పటికే తీర్చగలడని ఆపరేటింగ్ అనుభవం చూపిస్తుంది. సౌర సంస్థాపనలు, ఇళ్ల పైకప్పులు మరియు గోడలపై, హైవేల శబ్దం అడ్డంకులు, రవాణా మరియు పారిశ్రామిక నిర్మాణాలపై, వాటి ప్లేస్‌మెంట్ కోసం ఖరీదైన వ్యవసాయ భూభాగం అవసరం లేదు. గ్రిమ్సెల్ గ్రామానికి సమీపంలో ఉన్న స్వయంప్రతిపత్త సౌర వ్యవస్థ రహదారి సొరంగం యొక్క రౌండ్-ది-క్లాక్ లైటింగ్ కోసం విద్యుత్తును అందిస్తుంది. షుర్ పట్టణానికి సమీపంలో, శబ్దం అవరోధం యొక్క 700-మీటర్ల విభాగంలో అమర్చబడిన సౌర ఫలకాలు సంవత్సరానికి 100 kW విద్యుత్‌ను అందిస్తాయి.

అరిస్‌డార్ఫ్‌లోని విండో గ్లాస్ ప్లాంట్ యొక్క భవనాల నిర్మాణ సమయంలో సౌర శక్తిని ఉపయోగించడం యొక్క ఆధునిక భావన పూర్తిగా వ్యక్తీకరించబడింది, ఇక్కడ మొత్తం 50 kW శక్తితో సౌర ఫలకాలను నేల మరియు ముఖభాగం మూలకాలుగా డిజైన్ చేసేటప్పుడు అదనపు పాత్రను కేటాయించారు. బలమైన తాపనతో సౌర కన్వర్టర్ల సామర్థ్యం గణనీయంగా తగ్గుతుంది, కాబట్టి బయటి గాలిని పంప్ చేయడానికి ప్యానెళ్ల కింద వెంటిలేషన్ పైప్‌లైన్లు వేయబడతాయి. అడ్మినిస్ట్రేటివ్ భవనం యొక్క దక్షిణ మరియు పశ్చిమ ముఖభాగాలలో సూర్యునిలో మెరిసే ముదురు నీలం ఫోటోకాన్వర్టర్లు, నెట్‌వర్క్‌కు విద్యుత్తును సరఫరా చేస్తాయి, అలంకార క్లాడింగ్‌గా పనిచేస్తాయి.

అభివృద్ధి చెందుతున్న దేశాలలో, సాపేక్షంగా చిన్న సంస్థాపనలు వ్యక్తిగత గృహాలకు విద్యుత్ సరఫరా చేయడానికి, మారుమూల గ్రామాలలో సాంస్కృతిక కేంద్రాలను సన్నద్ధం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, ఇక్కడ, PMTలకు ధన్యవాదాలు, మీరు టెలివిజన్లను ఉపయోగించవచ్చు, మొదలైనవి. ఈ సందర్భంలో, ఇది విద్యుత్ ఖర్చు కాదు. ముందుకు, కానీ సామాజిక ప్రభావం. ఈ దేశాలలో ఫోటోవోల్టాయిక్స్ పరిచయం కోసం కార్యక్రమాలు అంతర్జాతీయ సంస్థలచే చురుకుగా మద్దతు ఇస్తున్నాయి; ప్రపంచ బ్యాంక్ దాని ద్వారా ప్రతిపాదించబడిన "సోలార్ ఇనిషియేటివ్" ఆధారంగా వారి ఫైనాన్సింగ్‌లో పాల్గొంటుంది. ఉదాహరణకు, కెన్యాలో గత 5 సంవత్సరాలలో, ఫోటోవోల్టాయిక్స్ సహాయంతో 20,000 గ్రామీణ గృహాలు విద్యుద్దీకరించబడ్డాయి. ఫోటోమల్టిప్లైయర్‌ల పరిచయం కోసం భారతదేశంలో 1986 - 1992లో ఒక పెద్ద కార్యక్రమం అమలు చేయబడుతోంది. గ్రామీణ ప్రాంతాల్లో PMTలను వ్యవస్థాపించడానికి రూ.690 మిలియన్లు వెచ్చించారు.

పారిశ్రామిక దేశాలలో, ఫోటోమల్టిప్లైయర్‌ల క్రియాశీల అమలు అనేక కారకాలచే వివరించబడింది. ముందుగా, పర్యావరణంపై హానికరమైన ప్రభావాలను తగ్గించగల పర్యావరణ అనుకూల వనరులుగా PMTలను పరిగణిస్తారు. రెండవది, ప్రైవేట్ గృహాలలో PMT ల ఉపయోగం శక్తి స్వయంప్రతిపత్తిని పెంచుతుంది మరియు కేంద్రీకృత విద్యుత్ సరఫరాలో సాధ్యమయ్యే అంతరాయాల సందర్భంలో యజమానిని రక్షిస్తుంది.

3. సోలార్ ఎనర్జీ యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్షన్

ఫోటోసెల్స్ యొక్క ఆధారం p-n జంక్షన్‌తో కూడిన సెమీకండక్టర్ నిర్మాణం, ఇది వివిధ వాహకత విధానాలతో రెండు సెమీకండక్టర్ల ఇంటర్‌ఫేస్‌లో కనిపిస్తుంది. ఈ పదజాలం ఆంగ్ల పదాలు పాజిటివ్ (పాజిటివ్) మరియు నెగెటివ్ (నెగటివ్) నుండి ఉద్భవించిందని గమనించండి. సెమీకండక్టర్‌లోకి ప్రవేశపెట్టిన మలినాలను మార్చడం ద్వారా వివిధ రకాలైన వాహకత పొందబడుతుంది. ఉదాహరణకు, ఆవర్తన పట్టిక యొక్క సమూహం III యొక్క పరమాణువులు D.I. మెండలీవ్, సిలికాన్ యొక్క క్రిస్టల్ లాటిస్‌లోకి ప్రవేశపెట్టబడింది, తరువాతి రంధ్రం (పాజిటివ్) వాహకత మరియు సమూహం V మలినాలను ఇస్తుంది - ఎలక్ట్రానిక్ (ప్రతికూల). p లేదా n సెమీకండక్టర్ల సంపర్కం వాటి మధ్య సంపర్క విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది, ఇది సౌర ఫోటోసెల్ యొక్క ఆపరేషన్‌లో చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. సంప్రదింపు సంభావ్య వ్యత్యాసం సంభవించడానికి గల కారణాన్ని వివరిస్తాము. p- మరియు n-రకం సెమీకండక్టర్లను ఒకే స్ఫటికంలో కలిపినప్పుడు, n-రకం సెమీకండక్టర్ నుండి p-రకం సెమీకండక్టర్‌కు ఎలక్ట్రాన్ల వ్యాప్తి ప్రవాహం పుడుతుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా, p- నుండి n-సెమీకండక్టర్ వరకు రంధ్రాల ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. ఈ ప్రక్రియ ఫలితంగా, p-n జంక్షన్ ప్రక్కనే ఉన్న p-రకం సెమీకండక్టర్ యొక్క భాగం ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది మరియు p-n జంక్షన్ ప్రక్కనే ఉన్న n-రకం సెమీకండక్టర్ యొక్క భాగం, దీనికి విరుద్ధంగా, సానుకూల చార్జ్‌ను పొందుతుంది. అందువలన, p-n జంక్షన్ సమీపంలో డబుల్ చార్జ్డ్ పొర ఏర్పడుతుంది, ఇది ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల వ్యాప్తి ప్రక్రియను ప్రతిఘటిస్తుంది. వాస్తవానికి, వ్యాప్తి n-ప్రాంతం నుండి p-ప్రాంతానికి ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు చార్జ్డ్ లేయర్ యొక్క ఫీల్డ్, దీనికి విరుద్ధంగా, ఎలక్ట్రాన్‌లను n-ప్రాంతానికి తిరిగి ఇస్తుంది. అదేవిధంగా, pn జంక్షన్‌లోని ఫీల్డ్ p- నుండి n-ప్రాంతానికి రంధ్రాల వ్యాప్తిని ప్రతిఘటిస్తుంది. వ్యతిరేక దిశలలో పనిచేసే రెండు ప్రక్రియల ఫలితంగా (ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్‌లో ప్రస్తుత వాహకాల వ్యాప్తి మరియు కదలిక), స్థిరమైన, సమతౌల్య స్థితి ఏర్పడుతుంది: సరిహద్దు వద్ద చార్జ్డ్ పొర కనిపిస్తుంది, n-సెమీకండక్టర్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ల చొచ్చుకుపోకుండా చేస్తుంది మరియు p-సెమీకండక్టర్ నుండి రంధ్రాలు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, p-n జంక్షన్ ప్రాంతంలో ఒక శక్తి (సంభావ్య) అవరోధం ఏర్పడుతుంది, n-సెమీకండక్టర్ నుండి ఏ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు p-సెమీకండక్టర్ నుండి రంధ్రాలు ఒక నిర్దిష్ట శక్తిని ఖర్చు చేయాలి. రెక్టిఫైయర్లు, ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే pn జంక్షన్ యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలను వివరించడానికి ఆపకుండా, ఫోటోసెల్లలో pn జంక్షన్ యొక్క ఆపరేషన్ను పరిశీలిద్దాం.

సెమీకండక్టర్‌లో కాంతిని గ్రహించినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలు ఉత్తేజితమవుతాయి. ఒక సజాతీయ సెమీకండక్టర్‌లో, ఫోటోఎక్సిటేషన్ ఎలక్ట్రాన్‌లు మరియు రంధ్రాల శక్తిని అంతరిక్షంలో వేరు చేయకుండా మాత్రమే పెంచుతుంది, అంటే ఎలక్ట్రాన్‌లు మరియు రంధ్రాలు “శక్తి స్థలం”లో వేరు చేయబడతాయి కానీ రేఖాగణిత ప్రదేశంలో దగ్గరగా ఉంటాయి. ప్రస్తుత క్యారియర్‌ల విభజన మరియు ఫోటోఎలెక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ (ఫోటోఇఎమ్‌ఎఫ్) రూపానికి, అదనపు శక్తి ఉండాలి. నాన్‌క్విలిబ్రియం క్యారియర్‌ల యొక్క అత్యంత ప్రభావవంతమైన విభజన ఖచ్చితంగా pn జంక్షన్ ప్రాంతంలో జరుగుతుంది. p-n జంక్షన్ (n-సెమీకండక్టర్‌లోని రంధ్రాలు మరియు p-సెమీకండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌లు) p-n జంక్షన్‌కు వ్యాపించి ఉన్న "మైనారిటీ" క్యారియర్‌లు p-n జంక్షన్ యొక్క ఫీల్డ్ ద్వారా తీయబడతాయి మరియు సెమీకండక్టర్‌లోకి విసిరివేయబడతాయి. మెజారిటీ క్యారియర్లు: ఎలక్ట్రాన్లు n-రకం సెమీకండక్టర్‌లో స్థానీకరించబడతాయి మరియు p-రకం సెమీకండక్టర్‌లో రంధ్రాలు ఉంటాయి. ఫలితంగా, p-రకం సెమీకండక్టర్ అదనపు ధనాత్మక చార్జ్‌ని పొందుతుంది మరియు n-రకం సెమీకండక్టర్ ప్రతికూల చార్జ్‌ని పొందుతుంది. ఫోటోసెల్ యొక్క n- మరియు p-ప్రాంతాల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం-photoEMF-సంభవిస్తుంది. ఫోటోEMF యొక్క ధ్రువణత p-n జంక్షన్ యొక్క "ఫార్వర్డ్" బయాస్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది అవరోధం ఎత్తును తగ్గిస్తుంది మరియు p-ప్రాంతం నుండి n-ప్రాంతానికి మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లకు n-ప్రాంతం నుండి p-ప్రాంతానికి రంధ్రాల ఇంజెక్షన్‌ను ప్రోత్సహిస్తుంది. . ఈ రెండు వ్యతిరేక యంత్రాంగాల చర్య ఫలితంగా-కాంతి ప్రభావంతో కరెంట్ క్యారియర్‌ల చేరడం మరియు సంభావ్య అవరోధం యొక్క ఎత్తులో తగ్గుదల కారణంగా వాటి ప్రవాహం-వివిధ కాంతి తీవ్రతలలో, వివిధ ఫోటోవోల్టేజ్ విలువలు స్థాపించబడ్డాయి. ఈ సందర్భంలో, కాంతి తీవ్రత యొక్క లాగరిథమ్‌కు అనులోమానుపాతంలో ప్రకాశం యొక్క విస్తృత శ్రేణిలో ఫోటోవోల్టేజ్ విలువ పెరుగుతుంది. చాలా ఎక్కువ కాంతి తీవ్రతతో, సంభావ్య అవరోధం ఆచరణాత్మకంగా సున్నాగా మారినప్పుడు, ఫోటోEMF విలువ "సంతృప్తత"కి చేరుకుంటుంది మరియు ప్రకాశించని p-n జంక్షన్ వద్ద ఉన్న అవరోధం యొక్క ఎత్తుకు సమానంగా మారుతుంది. ప్రత్యక్షంగా, అలాగే 100-1000 సార్లు వరకు కేంద్రీకృతమై ఉన్న సౌర వికిరణానికి గురైనప్పుడు, p-n జంక్షన్ యొక్క సంపర్క సంభావ్య వ్యత్యాసంలో ఫోటోEMF విలువ 50-85% ఉంటుంది.

అందువలన, p-n జంక్షన్ యొక్క p- మరియు n-ప్రాంతాల పరిచయాల వద్ద సంభవించే ఫోటోవోల్టేజ్ సంభవించే ప్రక్రియ పరిగణించబడుతుంది. ప్రకాశించే pn జంక్షన్ షార్ట్-సర్క్యూట్ అయినప్పుడు, ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లో కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది, ఇది ప్రకాశం తీవ్రత మరియు కాంతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతల సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. సౌర బ్యాటరీతో నడిచే కాలిక్యులేటర్ వంటి పేలోడ్ ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు, సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్ కొద్దిగా తగ్గుతుంది. సాధారణంగా, సోలార్ సెల్ సర్క్యూట్‌లోని పేలోడ్ యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత ఈ లోడ్‌కు పంపిణీ చేయబడిన గరిష్ట విద్యుత్ శక్తిని పొందేందుకు ఎంపిక చేయబడుతుంది.

సౌర ఫోటోసెల్ సిలికాన్ వంటి సెమీకండక్టర్ పదార్థంతో తయారు చేయబడిన పొర నుండి తయారు చేయబడింది. ప్లేట్‌లో p- మరియు n-రకాల వాహకత కలిగిన ప్రాంతాలు సృష్టించబడతాయి. ఈ ప్రాంతాలను సృష్టించే పద్ధతులు, ఉదాహరణకు, అశుద్ధ వ్యాప్తి యొక్క పద్ధతి లేదా ఒక సెమీకండక్టర్‌ను మరొకదానిపై పెంచే పద్ధతి. అప్పుడు దిగువ మరియు ఎగువ విద్యుత్ పరిచయాలు తయారు చేయబడతాయి, దిగువ పరిచయం ఘనమైనది, మరియు ఎగువ పరిచయం దువ్వెన నిర్మాణం (సాపేక్షంగా విస్తృత ప్రస్తుత సేకరణ బస్సు ద్వారా అనుసంధానించబడిన సన్నని స్ట్రిప్స్) రూపంలో తయారు చేయబడుతుంది.

ఇటీవలి వరకు, భూసంబంధమైన ఉపయోగం కోసం సౌర ఘటాలు, అలాగే అంతరిక్ష అనువర్తనాల కోసం, సాపేక్షంగా ఖరీదైన మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ ఆధారంగా తయారు చేయబడ్డాయి. ప్రారంభ సిలికాన్ ధరను తగ్గించడం, కడ్డీల నుండి పొరలను తయారు చేయడానికి అధిక-పనితీరు గల పద్ధతుల అభివృద్ధి మరియు సౌర ఘటాల తయారీకి అధునాతన సాంకేతికతలు వాటి ఆధారంగా భూమి ఆధారిత సౌర ఘటాల ధరను అనేకసార్లు తగ్గించడం సాధ్యం చేశాయి. సౌర విద్యుత్తు ఖర్చును మరింత తగ్గించడానికి పని యొక్క ప్రధాన రంగాలు: స్ట్రిప్, పాలీక్రిస్టలైన్ సిలికాన్తో సహా చౌకగా ఆధారంగా మూలకాలను పొందడం; నిరాకార సిలికాన్ మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్ పదార్థాల ఆధారంగా చౌకైన సన్నని-ఫిల్మ్ మూలకాల అభివృద్ధి; అత్యంత సమర్థవంతమైన సిలికాన్-ఆధారిత మూలకాలు మరియు సాపేక్షంగా కొత్త అల్యూమినియం-గాలియం-ఆర్సెనిక్ సెమీకండక్టర్ పదార్థాన్ని ఉపయోగించి సాంద్రీకృత సౌర వికిరణాన్ని మార్చడం.

ఫ్రెస్నెల్ లెన్స్ అనేది ప్లెక్సిగ్లాస్ 1-3 మిమీ మందంతో తయారు చేయబడిన ప్లేట్, దాని ఒక వైపు ఫ్లాట్, మరియు మరొక వైపు కుంభాకార లెన్స్ యొక్క ప్రొఫైల్‌ను పునరావృతం చేస్తూ కేంద్రీకృత రింగుల రూపంలో ప్రొఫైల్ ఉంటుంది. ఫ్రెస్నెల్ లెన్స్‌లు సాంప్రదాయ కుంభాకార లెన్స్‌ల కంటే చాలా చౌకగా ఉంటాయి మరియు 2 - 3 వేల “సూర్యలు” గాఢత స్థాయిని అందిస్తాయి.

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, సాంద్రీకృత సౌర వికిరణం కింద పనిచేసే సిలికాన్ సౌర ఘటాల అభివృద్ధిలో ప్రపంచంలో గణనీయమైన పురోగతి సాధించబడింది. 20 - 50 "సూర్యులు" గాఢత స్థాయి వద్ద భూమి యొక్క ఉపరితలంపై రేడియేషన్ పరిస్థితులలో >25% సామర్థ్యంతో సిలికాన్ మూలకాలు సృష్టించబడ్డాయి. సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ అల్యూమినియం-గాలియం-ఆర్సెనిక్ ఆధారంగా ఫోటోసెల్స్ ద్వారా గణనీయంగా ఎక్కువ ఏకాగ్రత అనుమతించబడుతుంది, ఇది మొదట ఫిజికో-టెక్నికల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో సృష్టించబడింది. ఎ.ఎఫ్. 1969లో ఐయోఫ్. అటువంటి సౌర ఘటాలలో, సమర్థత విలువలు> 25% ఏకాగ్రత స్థాయిలలో 1000 రెట్లు వరకు సాధించబడతాయి. అటువంటి మూలకాల యొక్క అధిక ధర ఉన్నప్పటికీ, వారి ప్రాంతంలో గణనీయమైన (1000 రెట్లు) తగ్గింపు కారణంగా సౌర వికిరణం యొక్క అధిక స్థాయి సాంద్రత వద్ద ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్తు ఖర్చుకు వారి సహకారం నిర్ణయాత్మకంగా మారదు. సోలార్ పవర్ ఇన్‌స్టాలేషన్ యొక్క మొత్తం వ్యయానికి ఫోటోసెల్‌ల ఖర్చు గణనీయమైన సహకారం అందించని పరిస్థితి, ఇది సామర్థ్యంలో పెరుగుదలను నిర్ధారిస్తే ఫోటోసెల్ ధరను క్లిష్టతరం చేయడానికి మరియు పెంచడానికి సమర్థించబడుతోంది. క్యాస్కేడ్ సౌర ఘటాల అభివృద్ధికి ప్రస్తుత శ్రద్ధను ఇది వివరిస్తుంది, ఇది సామర్థ్యంలో గణనీయమైన పెరుగుదలను సాధించడం సాధ్యం చేస్తుంది. క్యాస్కేడ్ సౌర ఘటంలో, సౌర స్పెక్ట్రం రెండు (లేదా అంతకంటే ఎక్కువ) భాగాలుగా విభజించబడింది, ఉదాహరణకు, కనిపించే మరియు ఇన్‌ఫ్రారెడ్, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి వేర్వేరు పదార్థాలతో తయారు చేయబడిన ఫోటోసెల్‌లను ఉపయోగించి మార్చబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో, సౌర వికిరణం క్వాంటా యొక్క శక్తి నష్టాలు తగ్గుతాయి. ఉదాహరణకు, రెండు-మూలకాల క్యాస్కేడ్‌లలో సైద్ధాంతిక సమర్థత విలువ 40% మించిపోయింది.

సౌర శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చడానికి అత్యంత శక్తి-సమర్థవంతమైన పరికరాలు (ఇది ప్రత్యక్ష, ఒకే-దశ శక్తి పరివర్తన కాబట్టి) సెమీకండక్టర్ ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్టర్లు (PVCలు). 300-350 కెల్విన్ యొక్క సౌర ఘటాల యొక్క సమతౌల్య ఉష్ణోగ్రత లక్షణం మరియు సౌర ఉష్ణోగ్రత ~ 6000 K వద్ద, వాటి గరిష్ట సైద్ధాంతిక సామర్థ్యం >90%. దీని అర్థం, కోలుకోలేని శక్తి నష్టాలను తగ్గించే లక్ష్యంతో కన్వర్టర్ యొక్క నిర్మాణం మరియు పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం వల్ల, ఆచరణాత్మక సామర్థ్యాన్ని 50% లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పెంచడం చాలా సాధ్యమవుతుంది (ప్రయోగశాలలలో, 40% సామర్థ్యం ఇప్పటికే ఉంది సాధించబడింది).

సౌరశక్తి యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ మార్పిడి రంగంలో సైద్ధాంతిక పరిశోధన మరియు ఆచరణాత్మక పరిణామాలు సౌర ఘటాలతో అటువంటి అధిక సామర్థ్య విలువలను సాధించే అవకాశాన్ని నిర్ధారించాయి మరియు ఈ లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి ప్రధాన మార్గాలను గుర్తించాయి.

PV కణాలలో శక్తి మార్పిడి ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది సౌర వికిరణానికి గురైనప్పుడు అసమాన సెమీకండక్టర్ నిర్మాణాలలో సంభవిస్తుంది. PV సెల్ నిర్మాణం యొక్క వైవిధ్యతను వివిధ మలినాలతో (p - n జంక్షన్‌లను సృష్టించడం) అదే సెమీకండక్టర్‌ను డోప్ చేయడం ద్వారా పొందవచ్చు లేదా అసమాన బ్యాండ్ గ్యాప్ వెడల్పుతో విభిన్న సెమీకండక్టర్లను కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా - ఒక అణువు నుండి ఎలక్ట్రాన్ సంగ్రహణ శక్తి (హెటెరోజక్షన్ల సృష్టి), లేదా సెమీకండక్టర్ యొక్క రసాయన కూర్పులో మార్పుల కారణంగా, బ్యాండ్ గ్యాప్ వెడల్పు యొక్క ప్రవణత కనిపించడానికి దారితీస్తుంది (సృష్టి గ్రేడెడ్-గ్యాప్ నిర్మాణాలు). పై పద్ధతుల యొక్క వివిధ కలయికలు కూడా సాధ్యమే. మార్పిడి సామర్థ్యం అసమాన సెమీకండక్టర్ నిర్మాణం యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అలాగే సౌర ఘటం యొక్క ఆప్టికల్ లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, వీటిలో ముఖ్యమైన పాత్ర ఫోటోకండక్టివిటీ ద్వారా పోషించబడుతుంది, ఇది సూర్యకాంతితో వికిరణం చేయబడినప్పుడు సెమీకండక్టర్లలో అంతర్గత ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం వలన ఏర్పడుతుంది. ఆధునిక సౌర మరియు అంతరిక్ష శక్తిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే p-n జంక్షన్‌లతో కన్వర్టర్‌ల ఉదాహరణను ఉపయోగించి PV కణాల నిర్వహణ సూత్రాన్ని వివరించవచ్చు. ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జంక్షన్ ఒక నిర్దిష్ట రకం వాహకతతో (అంటే p- లేదా n-రకం) ఒకే-క్రిస్టల్ సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క పొరను డోప్ చేయడం ద్వారా సృష్టించబడుతుంది, ఇది వ్యతిరేక వాహకతతో ఉపరితల పొరను సృష్టించేలా నిర్ధారిస్తుంది. రకం. ఈ పొరలో డోపాంట్ ఏకాగ్రత తప్పనిసరిగా బేస్ (ఒరిజినల్ సింగిల్ క్రిస్టల్) మెటీరియల్‌లోని డోపాంట్ ఏకాగ్రత కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి, అక్కడ ఉన్న ప్రధాన ఉచిత ఛార్జ్ క్యారియర్‌లను తటస్తం చేయడానికి మరియు వ్యతిరేక గుర్తు యొక్క వాహకతను సృష్టించడానికి. n- మరియు p-పొరల సరిహద్దు వద్ద, ఛార్జ్ ప్రవాహం ఫలితంగా, క్షీణించిన మండలాలు n-లేయర్‌లో అసంపూర్తిగా ఉండే వాల్యూమెట్రిక్ పాజిటివ్ చార్జ్ మరియు p-లేయర్‌లో వాల్యూమెట్రిక్ నెగటివ్ ఛార్జ్‌తో ఏర్పడతాయి. ఈ మండలాలు కలిసి p-n జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. పరివర్తన వద్ద కనిపించే సంభావ్య అవరోధం (కాంటాక్ట్ పొటెన్షియల్ డిఫరెన్స్) ప్రధాన ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల మార్గాన్ని నిరోధిస్తుంది, అనగా. p-పొర వైపు నుండి ఎలక్ట్రాన్లు, కానీ స్వేచ్ఛగా మైనారిటీ క్యారియర్లు వ్యతిరేక దిశలలో వెళ్ళడానికి అనుమతిస్తాయి. p-n జంక్షన్ల యొక్క ఈ లక్షణం సూర్యకాంతితో సౌర ఘటాన్ని వికిరణం చేసేటప్పుడు ఫోటో-ఎమ్ఎఫ్ పొందే అవకాశాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ యొక్క రెండు పొరలలో కాంతి ద్వారా సృష్టించబడిన నాన్‌క్విలిబ్రియం ఛార్జ్ క్యారియర్లు (ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలు) p-n జంక్షన్ వద్ద వేరు చేయబడతాయి: మైనారిటీ క్యారియర్లు (అంటే ఎలక్ట్రాన్లు) స్వేచ్ఛగా జంక్షన్ గుండా వెళతాయి మరియు మెజారిటీ క్యారియర్లు (రంధ్రాలు) అలాగే ఉంచబడతాయి. అందువల్ల, సౌర వికిరణం ప్రభావంతో, నాన్‌క్విలిబ్రియం మైనారిటీ ఛార్జ్ క్యారియర్లు - ఫోటోఎలెక్ట్రాన్లు మరియు ఫోటోహోల్స్ - p-n జంక్షన్ ద్వారా రెండు దిశలలో ప్రవహిస్తాయి, ఇది సౌర ఘటం యొక్క ఆపరేషన్‌కు ఖచ్చితంగా అవసరం. మనం ఇప్పుడు బాహ్య సర్క్యూట్‌ను మూసివేస్తే, అప్పుడు n- లేయర్ నుండి ఎలక్ట్రాన్లు, లోడ్‌పై పని చేసిన తర్వాత, p-లేయర్‌కి తిరిగి వస్తాయి మరియు అక్కడ వ్యతిరేక దిశలో సౌర ఘటం లోపల కదులుతున్న రంధ్రాలతో తిరిగి కలపడం (ఏకమవుతుంది). బాహ్య సర్క్యూట్‌లోకి ఎలక్ట్రాన్‌లను సేకరించి తొలగించడానికి, సౌర ఘటం యొక్క సెమీకండక్టర్ నిర్మాణం యొక్క ఉపరితలంపై ఒక సంప్రదింపు వ్యవస్థ ఉంది. కన్వర్టర్ యొక్క ముందు, ప్రకాశించే ఉపరితలంపై, పరిచయాలు గ్రిడ్ లేదా దువ్వెన రూపంలో తయారు చేయబడతాయి మరియు వెనుక భాగంలో అవి ఘనంగా ఉంటాయి. సౌర ఘటాలలో ప్రధాన కోలుకోలేని శక్తి నష్టాలు దీనితో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి:

కన్వర్టర్ యొక్క ఉపరితలం నుండి సౌర వికిరణం యొక్క ప్రతిబింబం,
Ш రేడియేషన్‌లో కొంత భాగాన్ని ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ ద్వారా శోషించకుండా పంపడం ద్వారా,
లాటిస్ యొక్క ఉష్ణ ప్రకంపనలపై అదనపు ఫోటాన్ శక్తిని వెదజల్లడం,
Ш ఉపరితలాలపై మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ వాల్యూమ్‌లో ఏర్పడిన ఫోటోపెయిర్‌ల పునఃసంయోగం,
Ш కన్వర్టర్ యొక్క అంతర్గత నిరోధం,
Ш మరియు కొన్ని ఇతర భౌతిక ప్రక్రియలు.

సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లలో అన్ని రకాల శక్తి నష్టాలను తగ్గించడానికి, వివిధ చర్యలు అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి మరియు విజయవంతంగా అమలు చేయబడుతున్నాయి. వీటితొ పాటు:

b సౌర వికిరణానికి సరైన బ్యాండ్ గ్యాప్‌తో సెమీకండక్టర్ల ఉపయోగం;

b దాని సరైన డోపింగ్ మరియు అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రాల సృష్టి ద్వారా సెమీకండక్టర్ నిర్మాణం యొక్క లక్షణాల అభివృద్ధిని లక్ష్యంగా చేసుకుంది;

b సజాతీయ నుండి భిన్నమైన మరియు గ్రేడెడ్-గ్యాప్ సెమీకండక్టర్ నిర్మాణాలకు పరివర్తన;

b PV డిజైన్ పారామితుల యొక్క ఆప్టిమైజేషన్ (pn-జంక్షన్ డెప్త్, బేస్ లేయర్ మందం, కాంటాక్ట్ గ్రిడ్ ఫ్రీక్వెన్సీ మొదలైనవి);

b యాంటీ రిఫ్లెక్షన్, థర్మల్ రెగ్యులేషన్ మరియు కాస్మిక్ రేడియేషన్ నుండి సౌర ఘటాల రక్షణను అందించే మల్టీఫంక్షనల్ ఆప్టికల్ పూతలను ఉపయోగించడం;

b ప్రధాన శోషణ బ్యాండ్ యొక్క అంచుకు మించి సౌర స్పెక్ట్రం యొక్క దీర్ఘ-తరంగ ప్రాంతంలో పారదర్శకంగా ఉండే సౌర ఘటాల అభివృద్ధి;

b సెమీకండక్టర్ల నుండి ప్రత్యేకంగా వాటి బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పు కోసం ఎంపిక చేయబడిన క్యాస్కేడ్ సౌర ఘటాల సృష్టి, ప్రతి క్యాస్కేడ్‌లో మునుపటి క్యాస్కేడ్ ద్వారా వెళ్ళిన రేడియేషన్‌ను మార్చడం సాధ్యపడుతుంది.

అలాగే, సౌర ఘటాల సామర్థ్యంలో గణనీయమైన పెరుగుదల ద్విపార్శ్వ సున్నితత్వంతో కన్వర్టర్‌లను సృష్టించడం ద్వారా (ఒకవైపు ఉన్న సామర్థ్యంలో +80% వరకు), ప్రకాశించే రీ-ఎమిటింగ్ స్ట్రక్చర్‌ల ఉపయోగం మరియు ప్రాథమిక బహుళస్థాయి ఫిల్మ్ బీమ్ స్ప్లిటర్లను (డైక్రోయిక్ మిర్రర్స్) ఉపయోగించి సౌర వర్ణపటాన్ని రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ స్పెక్ట్రల్ ప్రాంతాలుగా విభజించడం, స్పెక్ట్రంలోని ప్రతి భాగాన్ని ప్రత్యేక ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ ద్వారా మార్చడం మొదలైనవి.

సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ల (సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లు) యొక్క శక్తి మార్పిడి వ్యవస్థలలో, సూత్రప్రాయంగా, సృష్టించబడిన మరియు ప్రస్తుతం అభివృద్ధి చెందుతున్న వివిధ సెమీకండక్టర్ పదార్థాల ఆధారంగా వివిధ నిర్మాణాల యొక్క ఏ రకమైన సౌర ఘటాలు ఉపయోగించవచ్చు, కానీ అవన్నీ సంతృప్తి చెందవు ఈ వ్యవస్థల కోసం అవసరాల సమితి:

· సుదీర్ఘ (పదుల సంవత్సరాలు!) సేవా జీవితంతో అధిక విశ్వసనీయత;
· మార్పిడి వ్యవస్థ యొక్క మూలకాల తయారీకి మరియు వాటి సామూహిక ఉత్పత్తిని నిర్వహించే అవకాశం కోసం తగినంత పరిమాణంలో మూల పదార్థాల లభ్యత;
· చెల్లింపు కాలాల దృక్కోణం నుండి ఆమోదయోగ్యమైన మార్పిడి వ్యవస్థను రూపొందించడానికి శక్తి ఖర్చులు;
శక్తి మార్పిడి మరియు ప్రసార వ్యవస్థ (స్పేస్) నిర్వహణకు సంబంధించిన కనీస శక్తి మరియు ద్రవ్యరాశి ఖర్చులు, మొత్తం స్టేషన్ యొక్క ధోరణి మరియు స్థిరీకరణతో సహా;
· నిర్వహణ సౌలభ్యం.

ఉదాహరణకు, ముడి పదార్థాల పరిమిత సహజ నిల్వలు మరియు వాటి ప్రాసెసింగ్ సంక్లిష్టత కారణంగా సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్ల సృష్టికి అవసరమైన పరిమాణంలో కొన్ని ఆశాజనకమైన పదార్థాలు పొందడం కష్టం. సౌర ఘటాల శక్తి మరియు కార్యాచరణ లక్షణాలను మెరుగుపరచడానికి కొన్ని పద్ధతులు, ఉదాహరణకు, సంక్లిష్ట నిర్మాణాలను సృష్టించడం ద్వారా, తక్కువ ఖర్చుతో వాటి సామూహిక ఉత్పత్తిని నిర్వహించే అవకాశాలతో పేలవంగా అనుకూలంగా ఉంటాయి. పూర్తి ఆటోమేటెడ్ PV ఉత్పత్తిని నిర్వహించడం ద్వారా మాత్రమే అధిక ఉత్పాదకతను సాధించవచ్చు, ఉదాహరణకు, టేప్ టెక్నాలజీ ఆధారంగా మరియు తగిన ప్రొఫైల్ యొక్క ప్రత్యేక సంస్థల అభివృద్ధి చెందిన నెట్‌వర్క్‌ను సృష్టించడం, అనగా. వాస్తవానికి, ఆధునిక రేడియో-ఎలక్ట్రానిక్ పరిశ్రమతో పోల్చదగిన మొత్తం పరిశ్రమ. సౌర ఘటాల ఉత్పత్తి మరియు స్వయంచాలక లైన్లలో సోలార్ బ్యాటరీల అసెంబ్లీ బ్యాటరీ మాడ్యూల్ ధరను 2-2.5 రెట్లు తగ్గిస్తుంది.సిలికాన్ మరియు గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs) ప్రస్తుతం కాంతివిపీడన సౌర శక్తి మార్పిడి వ్యవస్థలకు అత్యంత సంభావ్య పదార్థాలుగా పరిగణించబడుతున్నాయి. సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లు (GaAs), మరియు ఈ సందర్భంలో, మేము AlGaAs-GaAs నిర్మాణంతో హెటెరోఫోటోకాన్వర్టర్స్ (HPCs) గురించి మాట్లాడుతున్నాము.

తెలిసినట్లుగా, గాలియం (GaAs)తో కూడిన ఆర్సెనిక్ సమ్మేళనంపై ఆధారపడిన FECలు (ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్టర్లు) సిలికాన్ FECల కంటే ఎక్కువ సైద్ధాంతిక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే వాటి బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పు ఆచరణాత్మకంగా సెమీకండక్టర్ సౌర శక్తి కన్వర్టర్‌ల కోసం సరైన బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పుతో సమానంగా ఉంటుంది =1 .4 eV సిలికాన్ కోసం, ఈ సూచిక = 1.1 eV.

సౌర వికిరణం యొక్క అధిక స్థాయి శోషణ కారణంగా, GaA లలో ప్రత్యక్ష ఆప్టికల్ పరివర్తనాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, వాటిపై ఆధారపడిన అధిక సామర్థ్యం గల PV కణాలను సిలికాన్‌తో పోలిస్తే గణనీయంగా చిన్న PV సెల్ మందంతో పొందవచ్చు. సూత్రప్రాయంగా, కనీసం 20% క్రమం యొక్క సామర్థ్యాన్ని పొందడానికి 5-6 మైక్రాన్ల GFP మందం కలిగి ఉంటే సరిపోతుంది, అయితే సిలికాన్ మూలకాల మందం వాటి సామర్థ్యంలో గుర్తించదగిన తగ్గుదల లేకుండా 50-100 మైక్రాన్ల కంటే తక్కువ ఉండకూడదు. . ఈ పరిస్థితి తేలికైన ఫిల్మ్ HFPల సృష్టిని లెక్కించడానికి అనుమతిస్తుంది, దీని ఉత్పత్తికి సాపేక్షంగా తక్కువ ప్రారంభ పదార్థం అవసరమవుతుంది, ప్రత్యేకించి GaAలను సబ్‌స్ట్రేట్‌గా ఉపయోగించడం సాధ్యమైతే, కానీ మరొక పదార్థం, ఉదాహరణకు, సింథటిక్ నీలమణి (Al 2 O 3).

సిలికాన్ PV కణాలతో పోలిస్తే SES కన్వర్టర్‌ల అవసరాల పరంగా GFCలు మరింత అనుకూలమైన కార్యాచరణ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల, ప్రత్యేకించి, పెద్ద బ్యాండ్ గ్యాప్ కారణంగా p-n జంక్షన్లలో రివర్స్ సంతృప్త ప్రవాహాల యొక్క చిన్న ప్రారంభ విలువలను సాధించే అవకాశం HFP యొక్క సామర్థ్యం మరియు సరైన శక్తి యొక్క ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతల పరిమాణాన్ని తగ్గించడం మరియు అదనంగా , ప్రకాశించే ఫ్లక్స్ సాంద్రతపై తరువాతి యొక్క సరళ ఆధారపడటం యొక్క ప్రాంతాన్ని గణనీయంగా విస్తరించండి. ఉష్ణోగ్రతపై HFPల సామర్థ్యం యొక్క ప్రయోగాత్మక ఆధారపడటం, తరువాతి యొక్క సమతౌల్య ఉష్ణోగ్రతను 150-180 °Cకి పెంచడం వలన వాటి సామర్థ్యం మరియు సరైన నిర్దిష్ట శక్తిలో గణనీయమైన తగ్గుదల ఉండదని సూచిస్తుంది. అదే సమయంలో, సిలికాన్ సౌర ఘటాల కోసం, 60-70 ° C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల దాదాపు క్లిష్టమైనది - సామర్థ్యం సగానికి పడిపోతుంది.

అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు వాటి నిరోధకత కారణంగా, గాలియం ఆర్సెనైడ్ సౌర ఘటాలు సోలార్ రేడియేషన్ కాన్సంట్రేటర్‌లుగా ఉపయోగించబడతాయి. GaAs-ఆధారిత HFP యొక్క ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత 180 °Cకి చేరుకుంటుంది, ఇది ఇప్పటికే హీట్ ఇంజిన్‌లు మరియు స్టీమ్ టర్బైన్‌లకు చాలా ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు. ఈ విధంగా, గాలియం ఆర్సెనైడ్ HFPల యొక్క 30% అంతర్గత సామర్థ్యానికి (150 ° C వద్ద), మేము ఫోటోసెల్‌లను చల్లబరిచే ద్రవం యొక్క వ్యర్థ వేడిని ఉపయోగించి హీట్ ఇంజిన్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని జోడించవచ్చు. అందువల్ల, స్పేస్ హీటింగ్ కోసం టర్బైన్ తర్వాత శీతలకరణి నుండి తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత ఉష్ణ సంగ్రహణ యొక్క మూడవ చక్రాన్ని కూడా ఉపయోగించే సంస్థాపన యొక్క మొత్తం సామర్థ్యం 50-60% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

అలాగే, GaAs-ఆధారిత HFCలు సిలికాన్ FECల కంటే అధిక-శక్తి ప్రోటాన్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహాల ద్వారా విధ్వంసానికి చాలా తక్కువ అవకాశం ఉంది, ఎందుకంటే GaAsలో అధిక స్థాయి కాంతి శోషణ, అలాగే మైనారిటీ క్యారియర్‌ల యొక్క చిన్న అవసరమైన జీవితకాలం మరియు విస్తరణ పొడవు. అంతేకాకుండా, GaAs-ఆధారిత HFPలలోని రేడియేషన్ లోపాలలో గణనీయమైన భాగం కేవలం 150-180 °C ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాటి వేడి చికిత్స (ఎనియలింగ్) తర్వాత అదృశ్యమవుతుందని ప్రయోగాలు చూపించాయి. GaAs HFCలు నిరంతరం 150 °C ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేస్తుంటే, స్టేషన్ల క్రియాశీల ఆపరేషన్ మొత్తం వ్యవధిలో వాటి సామర్థ్యం యొక్క రేడియేషన్ క్షీణత స్థాయి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది (ఇది అంతరిక్ష సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లకు ప్రత్యేకించి వర్తిస్తుంది, దీని కోసం FEC యొక్క తక్కువ బరువు మరియు పరిమాణం మరియు అధిక సామర్థ్యం ముఖ్యమైనవి) .

సాధారణంగా, GaAs-ఆధారిత HFCల యొక్క శక్తి, ద్రవ్యరాశి మరియు కార్యాచరణ లక్షణాలు సిలికాన్ FECల లక్షణాల కంటే SES మరియు SCES (స్పేస్) యొక్క అవసరాలకు మరింత స్థిరంగా ఉన్నాయని మేము నిర్ధారించగలము. అయినప్పటికీ, సిలికాన్ గాలియం ఆర్సెనైడ్ కంటే చాలా అందుబాటులో మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించే పదార్థం. సిలికాన్ ప్రకృతిలో విస్తృతంగా వ్యాపించింది మరియు దాని ఆధారంగా సౌర ఘటాలను రూపొందించడానికి ముడి పదార్థాల సరఫరా దాదాపు అపరిమితంగా ఉంటుంది. సిలికాన్ సౌర ఘటాల తయారీ సాంకేతికత బాగా స్థిరపడింది మరియు నిరంతరం మెరుగుపరచబడుతోంది. కొత్త స్వయంచాలక ఉత్పత్తి పద్ధతుల పరిచయంతో సిలికాన్ సౌర ఘటాల ధరను ఒకటి నుండి రెండు ఆర్డర్‌ల పరిమాణంలో తగ్గించే నిజమైన అవకాశం ఉంది, ప్రత్యేకించి, సిలికాన్ టేపులు, పెద్ద-విస్తీర్ణంలో సౌర ఘటాలు మొదలైన వాటిని ఉత్పత్తి చేయడం సాధ్యపడుతుంది.

సిలికాన్ ఫోటోవోల్టాయిక్ బ్యాటరీల ధరలు 25 సంవత్సరాలలో 20-30 రెట్లు తగ్గాయి, డెబ్బైలలో 70-100 డాలర్లు/వాట్ నుండి 2000లో 3.5 డాలర్లు/వాట్‌కు తగ్గాయి మరియు మరింత తగ్గుతూనే ఉన్నాయి. పాశ్చాత్య దేశాలలో, ధరలు 3-డాలర్ల మార్కును దాటినప్పుడు ఇంధన రంగంలో విప్లవం ఆశించబడుతుంది. కొన్ని లెక్కల ప్రకారం, ఇది 2002 నాటికే జరగవచ్చు మరియు రష్యాకు, ప్రస్తుత ఇంధన సుంకాలతో, ఈ క్షణం 1 వాట్ సౌర శక్తి ధర 0.3-0.5 డాలర్లకు వస్తుంది, అంటే, మాగ్నిట్యూడ్ తక్కువ క్రమంలో ధర. అన్ని అంశాలు కలిసి ఇక్కడ పాత్రను పోషిస్తాయి: సుంకాలు, వాతావరణం, భౌగోళిక అక్షాంశాలు మరియు నిజమైన ధరలను నిర్ణయించే మరియు దీర్ఘకాలిక పెట్టుబడులు పెట్టగల రాష్ట్ర సామర్థ్యం. హెటెరోజక్షన్‌లతో కూడిన వాస్తవ నిర్మాణాలలో, ఈ రోజు సామర్థ్యం 30% కంటే ఎక్కువ, మరియు మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ వంటి సజాతీయ సెమీకండక్టర్లలో - 18% వరకు. మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్‌పై ఆధారపడిన సౌర ఘటాలలో ఈరోజు సగటు సామర్థ్యం 12%, అయితే ఇది 18%కి చేరుకుంది. ఇది ప్రధానంగా సిలికాన్ SB లు నేడు ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఇళ్ల పైకప్పులపై చూడవచ్చు.

సిలికాన్ వలె కాకుండా, గాలియం చాలా కొరత పదార్థం, ఇది విస్తృతమైన అమలుకు అవసరమైన పరిమాణంలో GaAs-ఆధారిత HFPలను ఉత్పత్తి చేసే అవకాశాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.

గాలియం ప్రధానంగా బాక్సైట్ నుండి తవ్వబడుతుంది, అయితే దీనిని బొగ్గు బూడిద మరియు సముద్రపు నీటి నుండి పొందే అవకాశం కూడా పరిగణించబడుతుంది. గాలియం యొక్క అతిపెద్ద నిల్వలు సముద్రపు నీటిలో కనిపిస్తాయి, కానీ అక్కడ గాఢత చాలా తక్కువగా ఉంది, రికవరీ దిగుబడి 1% మాత్రమే అంచనా వేయబడింది మరియు అందువల్ల, ఉత్పత్తి ఖర్చులు నిషేధించబడతాయి. లిక్విడ్ మరియు గ్యాస్ ఎపిటాక్సీ పద్ధతులను ఉపయోగించి GaAs-ఆధారిత HFPల ఉత్పత్తికి సాంకేతికత (ఒక ఉపరితలంపై మరొక స్ఫటికం యొక్క ఆధారిత పెరుగుదల (ఒక ఉపరితలంపై)) ఉత్పత్తికి సాంకేతికత వలె ఇంకా అభివృద్ధి చేయబడలేదు. సిలికాన్ PVS, మరియు ఫలితంగా, HFPల ధర ఇప్పుడు సిలికాన్ సౌర ఘటాల ధర కంటే (ఆర్డర్ల ద్వారా) గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంది.

అంతరిక్ష నౌకలో, కరెంట్ యొక్క ప్రధాన మూలం సౌర ఫలకాలను మరియు ద్రవ్యరాశి, పరిమాణం మరియు సామర్థ్యం యొక్క స్పష్టమైన నిష్పత్తులు చాలా ముఖ్యమైనవి, సూర్యునికి ప్రధాన పదార్థం. బ్యాటరీ, వాస్తవానికి, గాలియం ఆర్సెనైడ్. సౌర ఘటాలలోని ఈ సమ్మేళనం యొక్క సామర్థ్యం 3-5 రెట్లు సాంద్రీకృత సౌర వికిరణం ద్వారా వేడి చేయబడినప్పుడు సామర్థ్యాన్ని కోల్పోకుండా ఉండటం అంతరిక్ష సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లకు చాలా ముఖ్యమైనది, తదనుగుణంగా కొరత గాలియం అవసరాన్ని తగ్గిస్తుంది. గాలియంను ఆదా చేయడానికి అదనపు సంభావ్యత సింథటిక్ నీలమణి (Al 2 O 3)ని GaAs కంటే HFP సబ్‌స్ట్రేట్‌గా ఉపయోగించడంతో ముడిపడి ఉంటుంది.మెరుగైన సాంకేతికత ఆధారంగా వాటి భారీ ఉత్పత్తి సమయంలో HFPల ఖర్చు బహుశా గణనీయంగా తగ్గుతుంది మరియు సాధారణంగా GaAs HFP ఆధారంగా SES యొక్క మార్పిడి వ్యవస్థ శక్తి యొక్క మార్పిడి వ్యవస్థ యొక్క ధర సిలికాన్-ఆధారిత వ్యవస్థ యొక్క ధరతో చాలా సరిసమానంగా ఉండవచ్చు. అందువల్ల, ప్రస్తుతం, పరిగణించబడే రెండు సెమీకండక్టర్ పదార్థాలలో ఒకదానికి పూర్తిగా ప్రాధాన్యత ఇవ్వడం కష్టం - సిలికాన్ లేదా గాలియం ఆర్సెనైడ్, మరియు వాటి ఉత్పత్తి సాంకేతికత యొక్క తదుపరి అభివృద్ధి మాత్రమే భూమి ఆధారిత మరియు స్థలానికి ఏ ఎంపిక మరింత హేతుబద్ధంగా ఉంటుందో చూపుతుంది. సౌర శక్తి ఆధారంగా. SB లు డైరెక్ట్ కరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేసేంతవరకు, దానిని పారిశ్రామిక ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ 50 Hz, 220 Vగా మార్చే పని పుడుతుంది. ప్రత్యేక తరగతి పరికరాలు - ఇన్వర్టర్లు - ఈ పనిని సంపూర్ణంగా ఎదుర్కుంటాయి.

మనలో చాలా మంది సౌర ఘటాలను ఒక విధంగా లేదా మరొక విధంగా ఎదుర్కొన్నారు. గృహ అవసరాల కోసం విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఎవరైనా సౌర ఫలకాలను ఉపయోగించారు లేదా ఉపయోగిస్తున్నారు, ఎవరైనా ఫీల్డ్‌లో తమకు ఇష్టమైన గాడ్జెట్‌ను ఛార్జ్ చేయడానికి చిన్న సోలార్ ప్యానెల్‌ను ఉపయోగిస్తున్నారు మరియు ఎవరైనా మైక్రోకాలిక్యులేటర్‌లో ఖచ్చితంగా చిన్న సోలార్ సెల్‌ను చూసారు. కొందరికి సందర్శించే అదృష్టం కూడా కలిగింది.

కానీ సౌర శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ప్రక్రియ ఎలా జరుగుతుందో మీరు ఎప్పుడైనా ఆలోచించారా? ఏ భౌతిక దృగ్విషయం ఈ సౌర ఘటాల పనితీరుకు ఆధారం? భౌతిక శాస్త్రం వైపు మళ్లి, ఉత్పత్తి ప్రక్రియను వివరంగా అర్థం చేసుకుందాం.

మొదటి నుండి, ఇక్కడ శక్తి యొక్క మూలం సూర్యరశ్మి అని స్పష్టంగా ఉంది, లేదా, శాస్త్రీయ పరంగా, ఇది సౌర వికిరణం యొక్క ఫోటాన్లకు కృతజ్ఞతలు. ఈ ఫోటాన్‌లను సూర్యుని నుండి నిరంతరం కదులుతున్న ప్రాథమిక కణాల ప్రవాహంగా ఊహించవచ్చు, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి శక్తిని కలిగి ఉంటుంది మరియు అందువల్ల మొత్తం కాంతి ప్రవాహం కొంత రకమైన శక్తిని కలిగి ఉంటుంది.

సూర్యుని ఉపరితలం యొక్క ప్రతి చదరపు మీటరు నుండి, 63 MW శక్తి రేడియేషన్ రూపంలో నిరంతరం విడుదలవుతుంది! ఈ రేడియేషన్ యొక్క గరిష్ట తీవ్రత కనిపించే స్పెక్ట్రం పరిధిలోకి వస్తుంది - .

కాబట్టి, సూర్యుడి నుండి భూమికి 149,600,000 కిలోమీటర్ల దూరంలో ఉన్న సూర్యకాంతి ప్రవాహం యొక్క శక్తి సాంద్రత వాతావరణం గుండా వెళ్లి మన గ్రహం యొక్క ఉపరితలం చేరుకున్న తర్వాత చదరపు మీటరుకు సగటున 900 W ఉంటుందని శాస్త్రవేత్తలు నిర్ణయించారు.

ఇక్కడ మీరు ఈ శక్తిని అంగీకరించవచ్చు మరియు దాని నుండి విద్యుత్తును పొందటానికి ప్రయత్నించవచ్చు, అనగా, సూర్యుని కాంతి ప్రవాహం యొక్క శక్తిని చార్జ్డ్ కణాలను కదిలే శక్తిగా మార్చవచ్చు, ఇతర మాటలలో, లోకి.

కాంతిని విద్యుత్తుగా మార్చడానికి మనకు అవసరం ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్. ఇటువంటి కన్వర్టర్లు చాలా సాధారణం, అవి ఉచిత అమ్మకానికి అందుబాటులో ఉన్నాయి, ఇవి సోలార్ సెల్స్ అని పిలవబడేవి - సిలికాన్ నుండి కత్తిరించిన పొరల రూపంలో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్లు.

ఉత్తమమైనవి మోనోక్రిస్టలైన్, అవి దాదాపు 18% సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, అనగా సూర్యుడి నుండి వచ్చే ఫోటాన్ ఫ్లక్స్ 900 W/sq.m శక్తి సాంద్రత కలిగి ఉంటే, మీరు చదరపు మీటరుకు 160 W విద్యుత్తును పొందవచ్చని లెక్కించవచ్చు. అటువంటి కణాల నుండి సేకరించిన బ్యాటరీ.

"ఫోటో ప్రభావం" అని పిలువబడే ఒక దృగ్విషయం ఇక్కడ పని చేస్తోంది. ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం లేదా ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం- ఇది కాంతి లేదా ఏదైనా ఇతర విద్యుదయస్కాంత వికిరణం ప్రభావంతో ఒక పదార్ధం ద్వారా ఎలక్ట్రాన్ల ఉద్గార దృగ్విషయం (ఒక పదార్ధం యొక్క పరమాణువుల నుండి ఎలక్ట్రాన్లు వెలువడే దృగ్విషయం).

తిరిగి 1900లో, మాక్స్ ప్లాంక్, క్వాంటం ఫిజిక్స్ పితామహుడు, కాంతి విడుదల చేయబడుతుందని మరియు వ్యక్తిగత భాగాలు లేదా క్వాంటాలో శోషించబడుతుందని ప్రతిపాదించాడు, తరువాత, అంటే 1926లో, రసాయన శాస్త్రవేత్త గిల్బర్ట్ లూయిస్ "ఫోటాన్లు" అని పిలిచాడు.

ప్రతి ఫోటాన్ శక్తిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది E = hv సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది - ప్లాంక్ యొక్క స్థిరాంకం రేడియేషన్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీతో గుణించబడుతుంది.

మాక్స్ ప్లాంక్ ఆలోచనకు అనుగుణంగా, 1887లో హెర్ట్జ్ కనుగొన్న దృగ్విషయం, ఆపై స్టోలెటోవ్ ద్వారా 1888 నుండి 1890 వరకు క్షుణ్ణంగా అధ్యయనం చేయబడింది. అలెగ్జాండర్ స్టోలెటోవ్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా అధ్యయనం చేశాడు మరియు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్ (స్టోలెటోవ్ యొక్క చట్టాలు) యొక్క మూడు చట్టాలను స్థాపించాడు:

ఫోటోకాథోడ్‌పై విద్యుదయస్కాంత వికిరణ సంఘటన యొక్క స్థిరమైన వర్ణపట కూర్పుతో, సంతృప్త ఫోటోకరెంట్ కాథోడ్ యొక్క శక్తి ప్రకాశానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది (ఇతర మాటలలో: 1 సెకనులో కాథోడ్ నుండి పడగొట్టబడిన ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ల సంఖ్య రేడియేషన్ తీవ్రతకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది) .

ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ల గరిష్ట ప్రారంభ వేగం సంఘటన కాంతి యొక్క తీవ్రతపై ఆధారపడి ఉండదు, కానీ దాని ఫ్రీక్వెన్సీ ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది.

ప్రతి పదార్ధానికి ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క ఎరుపు పరిమితి ఉంది, అంటే కాంతి యొక్క కనీస పౌనఃపున్యం (పదార్థం యొక్క రసాయన స్వభావం మరియు ఉపరితల స్థితిపై ఆధారపడి ఉంటుంది), దాని క్రింద ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం అసాధ్యం.

తరువాత, 1905లో, ఐన్‌స్టీన్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్ సిద్ధాంతాన్ని స్పష్టం చేశాడు. కాంతి యొక్క క్వాంటం సిద్ధాంతం మరియు శక్తి పరిరక్షణ మరియు పరివర్తన యొక్క చట్టం ఏమి జరుగుతుందో మరియు ఏమి గమనించబడుతుందో ఖచ్చితంగా వివరిస్తుంది. ఐన్స్టీన్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్ సమీకరణాన్ని వ్రాసాడు, దాని కోసం అతను 1921లో నోబెల్ బహుమతిని అందుకున్నాడు:

వర్క్ ఫంక్షన్ A అనేది ఒక పదార్ధం యొక్క పరమాణువును విడిచిపెట్టడానికి ఎలక్ట్రాన్ చేయవలసిన కనీస పని. రెండవ పదం నిష్క్రమణ తర్వాత ఎలక్ట్రాన్ యొక్క గతి శక్తి.

అంటే, ఫోటాన్ ఒక అణువు యొక్క ఎలక్ట్రాన్ ద్వారా గ్రహించబడుతుంది, దీని కారణంగా అణువులోని ఎలక్ట్రాన్ యొక్క గతిశక్తి శోషించబడిన ఫోటాన్ యొక్క శక్తి పరిమాణంతో పెరుగుతుంది.

ఈ శక్తిలో కొంత భాగం పరమాణువును విడిచిపెట్టిన ఎలక్ట్రాన్‌పై ఖర్చు చేయబడుతుంది, ఎలక్ట్రాన్ అణువును విడిచిపెట్టి స్వేచ్ఛగా కదలగలదు. మరియు దిశాత్మకంగా కదిలే ఎలక్ట్రాన్లు విద్యుత్ ప్రవాహం లేదా ఫోటోకరెంట్ తప్ప మరేమీ కాదు. ఫలితంగా, ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం ఫలితంగా ఒక పదార్ధంలో EMF సంభవించడం గురించి మనం మాట్లాడవచ్చు.

అంటే, సౌర బ్యాటరీ దానిలో పనిచేసే ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్ కారణంగా పనిచేస్తుంది.కానీ ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్టర్‌లో "నాక్ అవుట్" ఎలక్ట్రాన్‌లు ఎక్కడికి వెళ్తాయి? ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్ లేదా సౌర ఘటం లేదా ఫోటోసెల్ కాబట్టి, దానిలోని ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం అసాధారణ రీతిలో సంభవిస్తుంది, ఇది అంతర్గత ఫోటోఎఫెక్ట్ మరియు దీనికి “వాల్వ్ ఫోటోఎఫెక్ట్” అనే ప్రత్యేక పేరు కూడా ఉంది.

సూర్యకాంతి ప్రభావంతో, సెమీకండక్టర్ యొక్క p-n జంక్షన్‌లో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం ఏర్పడుతుంది మరియు emf కనిపిస్తుంది, కానీ ఎలక్ట్రాన్లు ఫోటోసెల్‌ను విడిచిపెట్టవు, ఎలక్ట్రాన్లు శరీరంలోని ఒక భాగాన్ని విడిచిపెట్టినప్పుడు, మరొక భాగానికి వెళ్లినప్పుడు నిరోధించే పొరలో ప్రతిదీ జరుగుతుంది. అందులో.

భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లోని సిలికాన్ దాని ద్రవ్యరాశిలో 30% ఉంటుంది, అందుకే ఇది ప్రతిచోటా ఉపయోగించబడుతుంది. సాధారణంగా సెమీకండక్టర్ల యొక్క ప్రత్యేకత ఏమిటంటే అవి కండక్టర్లు లేదా విద్యుద్వాహకాలు కావు; వాటి వాహకత మలినాలను ఏకాగ్రతపై, ఉష్ణోగ్రతపై మరియు రేడియేషన్‌కు గురికావడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

సెమీకండక్టర్‌లోని బ్యాండ్ గ్యాప్ అనేక ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్‌లు, మరియు ఇది పరమాణువుల వాలెన్స్ బ్యాండ్ ఎగువ స్థాయికి మధ్య ఉండే శక్తి వ్యత్యాసం, దీని నుండి ఎలక్ట్రాన్‌లు తప్పించుకుంటాయి మరియు కండక్షన్ బ్యాండ్ యొక్క దిగువ స్థాయికి మధ్య ఉంటుంది. సిలికాన్‌లో, బ్యాండ్‌గ్యాప్ 1.12 eV వెడల్పును కలిగి ఉంటుంది - సౌర వికిరణాన్ని గ్రహించడానికి అవసరమైనది.

కాబట్టి, p-n జంక్షన్. ఫోటోసెల్‌లోని సిలికాన్ యొక్క డోప్డ్ లేయర్‌లు p-n జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఇక్కడ ఎలక్ట్రాన్ల కోసం శక్తి అవరోధం సృష్టించబడుతుంది; అవి వాలెన్స్ బ్యాండ్‌ను విడిచిపెట్టి ఒక దిశలో మాత్రమే కదులుతాయి; రంధ్రాలు వ్యతిరేక దిశలో కదులుతాయి. సోలార్ సెల్‌లో కరెంట్ ఎలా ఉత్పత్తి అవుతుంది, అంటే సూర్యకాంతి నుండి విద్యుత్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.

ఫోటాన్‌లకు గురైన Pn జంక్షన్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌లను - ఎలక్ట్రాన్‌లు మరియు రంధ్రాలను - ఒక దిశలో కాకుండా వేరే విధంగా తరలించడానికి అనుమతించదు; అవి విడిపోయి అవరోధానికి వ్యతిరేక వైపులా ముగుస్తాయి. మరియు ఎగువ మరియు దిగువ ఎలక్ట్రోడ్ల ద్వారా లోడ్ సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయబడి, ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్, సూర్యరశ్మికి గురైనప్పుడు, బాహ్య సర్క్యూట్‌లో సృష్టిస్తుంది.