Mokslas, technologijos

Saulės elemento veikimo principas ir konstrukcija

Saulės elementas (SE) – tai prietaisas , kuris, panaudojamas šviesos elektros efektą, Saulės šviesos energiją paverčia tiesiogiai į elektros energiją.

Šiuo metu rinkoje funkcionuoja įvairių tipų saulės elementai. Daugiau nei pusę rinkos užima monokristalinio silicio elementai.Kita dalis tenka amorfiniam siliciui ir silicio juostoms. Kadmio teluridui ir daugiasluoksniams vario indžio selenito plonoms plėvelėms saulės elementams tenka tik simbolinė vieta.

Saulės elementai

Daugiau nei 98% visų rinkos saulės elementų gamybos pagrindinė medžiaga yra silicis (Si).Tai – antras pagal gausumą Žemės elementas. Kristalų pavidalo silicio randama smėlyje ,smiltainyje bei granite. Dažnai jis sudaro ir nemaža molio ar skalūnų dalį.Randama ir kreidoje,klintyse ir kitose uolienose bei dirvoje.

Silicis yra puslaidininkė medžiaga. Tai viena iš pagrindinių priežaščių, kodėl ši medžiaga plačiai naidojama saulės elementų gamyboje,yra ta ,kad eletroninės jo savybės gali būti keičiamos norima linkme, įdėjus šiek tiek priemaišų. Į silicį įmaišius fosforo, jis turi elekronų perteklių ir tampa n-laidumo puslaidininkiu.Silicis su boro priemaiša turi skylių perteklių ir tampa p- laidumo tipo puslaidininkiu.

Saulės šviesa, krentanti į saulės elementą, jonizuoja silicio atomus. Šie, veikiami p-n jungties potencuialų skirtumo, poliarizuojasi į dvi priešingo krūvio zonas. Laisvieji elektronai kaupiasi n- sluoksnyje prie viršutinio kontakto, atomai, netekę elektrono ,kaupiasi p- sluoksnyje, prie apatinės kontaktinės plokštelės. Šiuos sluoksnius sujungus išorine grandine , laisvieji elektronai keliauja į p- silicio sluoksnį ir ten rekombinuojasi su skylėmis, išklaisvindami savo krūvio energiją. Elektronų srautas išorinėje grandinėje ir yra elektors srovė, kuri gali atlikti tam tikrą naudingą darbą.

Saulės elemento charakteristikos

Pagrindinės SE savybes apibėdina jo voltamperinė charakteristika ir srovės bei galio priklausomybės nuo Saulės spinduliavimo intensyvumo kreivės.

Se įtampos – srovės charakteristika turi keletą būdingų taškų:

Ik – Saulės trumpojo jungimo srovė;

Ipm – maksimalios galios srovė;

Uo- Saulės elemento atviros galio įtampa;

Upm – maksimalios galios įtampa.

Maksimalią galią Pm saulės elementų charakteristikose priimta vadinti saulės elemento pikine galia ir ją reikšti galios vienetais Wp.

Tipinio dažniausiai pasitaikančio rinkoje SE darbo srovė , esant 1000W/m² Saulės intensyvumui, pasiekia 3A.

Monokristalinio silicio saulės elemento PSQ techninės charakteristikos.