반도체 태양광 에너지 변환기(광전지)

광전지는 광자의 에너지를 전류 에너지로 변환하도록 설계된 전자 장치입니다.

역사적으로 현대식 광전지의 첫 번째 프로토타입이 발명되었습니다. 알렉산더 G. 스톨레토프 19세기 말. 그는 외부 광전 효과의 원리에 따라 작동하는 장치를 만듭니다. 첫 번째 실험 설비는 한 쌍의 평행한 평평한 금속 시트로 구성되어 있는데, 그 중 하나는 빛이 통과할 수 있도록 메쉬로 만들어졌고 다른 하나는 단단했습니다.

0에서 250볼트 범위에서 조정할 수 있는 일정한 전압을 시트에 적용했습니다. 전압원의 양극은 그리드 전극에 연결되었고 음극은 고체에 연결되었습니다. 민감한 검류계도 계획에 포함되었습니다.

단단한 시트에 전기 아크의 빛을 비추었을 때, 검류계 바늘 편향되어 디스크 사이에 공기가 있음에도 불구하고 회로에 직류가 생성되고 있음을 나타냅니다.실험에서 과학자는 "광전류"의 크기가 인가된 전압과 빛의 강도에 따라 달라진다는 것을 발견했습니다.

설치를 복잡하게 만드는 Stoletov는 공기가 배출되는 실린더 내부에 전극을 배치하고 자외선이 석영 창을 통해 민감한 전극에 공급됩니다. 그래서 오픈했습니다 사진 효과.

오늘은 이 효과를 바탕으로 광전지 변환기… 소자 표면에 떨어지는 전자파에 반응하여 출력 전압으로 변환합니다. 그러한 변환기의 예는 다음과 같습니다. 태양 전지… 동일한 원리가 다음에서 사용됩니다. 감광 센서.

일반적인 광전지는 두 개의 전도성 전극 사이에 끼인 고저항 감광성 재료 층으로 구성됩니다. 태양전지용 광기전력 소재로 널리 사용되는 반도체, 완전히 켜지면 출력에서 ​​0.5V를 제공할 수 있습니다.

이러한 요소는 광자 에너지의 직접적인 1단계 전송을 허용하기 때문에 생성된 에너지의 관점에서 가장 효율적입니다. 전류에서... 정상적인 조건에서 28%의 효율은 이러한 요소에 대한 표준입니다.

여기서, 작업 재료의 반도체 구조의 불균일성으로 인해 강렬한 광전 효과가 발생합니다.이 비균질성은 서로 다른 불순물과 함께 사용되는 반도체 재료를 도핑하여 pn 접합을 생성하거나 서로 다른 갭 크기(전자가 원자를 떠나는 에너지)로 반도체를 연결하여 이종 접합을 얻거나 이러한 화학 물질을 선택하여 얻을 수 있습니다. 밴드갭 그래디언트(graded-gap structure)가 내부에 나타나는 반도체의 구성. 결과적으로 특정 소자의 효율은 특정 반도체 구조 내부에서 얻은 불균일성 특성과 광전도성에 따라 달라집니다.

태양 전지의 손실을 줄이기 위해 제조 시 여러 가지 규정이 적용됩니다. 첫째, 실리콘과 비화갈륨 화합물과 같이 햇빛에만 밴드갭이 최적인 반도체를 사용하고, 둘째, 최적의 도핑을 통해 구조의 특성을 향상시킨다. 이질적이고 등급이 매겨진 구조가 선호됩니다. 레이어의 최적 두께, p-n-접합의 깊이 및 접촉 그리드의 최상의 매개변수가 선택됩니다.

주파수 대역이 다른 여러 반도체가 작동하는 캐스케이드 요소도 생성되어 하나의 캐스케이드를 통과한 후 빛이 다음 캐스케이드 등으로 들어갑니다. 영역은 광전지의 별도 섹션에서 변환됩니다.

오늘날 시장에는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 및 박막의 세 가지 주요 유형의 광전지가 있습니다.박막은 미광에도 민감하고 곡면에 배치할 수 있으며 실리콘만큼 취성이 없고 높은 작동 온도에서도 효과적이기 때문에 가장 유망한 것으로 간주됩니다.

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