ОҚулық г • г ! Л иіі нитп І • 'эдь щ щ 0щ ш я09*Я0*ащ яц ілюршііи т. ~ • « 4 ш атмніу. Г»

10.  КҮН ФОТОТҮРЛЕНДІРГІШІНЩ П.Ә.К.-І ЖӘНЕ ОҒАН 
ӘСЕР ЕТУШІ  ШАМАЛАР. КҮН ФОТОЭЛЕМЕНТТЕРІНІҢ 
НЕГІЗГІ СИПАТТАМАЛАРЫ, МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ
ФОТОМОДУЛЬДІ ЖАСАУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
10.1  Күн фототүрлендіргішініц п.ә.к-і
Тәжірибе  жүзінде >.  п.э.к.  деп  фототүрлендіргіштің  ауданының 
бірлігінен алуга болатын 
Р
 
-  максималды қуаттың, түрлендіргіштің
жүмыстық  бетінің  бірлігіне  перпендикуляр  түсетін  күнмен 
сэулеленудің жалпы қуатына 
(V
  қатынасын білдіреді:
= 
Рмак
  . 
100
о/о я  
^ х . х һ . э
  . 
100
о/о =  ОЛуШ;
IV 
IV 
а 
№
(
10
.
1
)
Ф
қүру  үшін  белгілі  бір  энергия  қажет.  Кремнийде,  айтылып 
өткендей,  ол 
1,12
 
эв
  құрайды,  бұл 
1,2
 
мк
  толқын  ұзындыгына
сэйкес  келеді  [5,  12,  25].
Толқын 
ұзындыгы 
ұзынырақ 
фотондардың 
(спектрдің 
инфрақызыл  облысынан  тыс)  энергиясы  аз  болады,  сондықган
фотондар
жұбын  генерациялай  алады
бұл
артьшган фотон энергиясы жылу түрінде тарқап кетеді.
Кремнийлі  элементтің  теориялық  п.э.к-і  күн  спектрі  үшін 
шамамен 22-23% болуы тиіс екенін көрсетуге болады. Бұл жагдайда 
ішкі шығындар ескерілмейді жэне материалдағы жарықтың эсерінен
жұбы  пайдаланылады
жорамал данады.
фототүрлендіргіштер
кейбір  факторлар  бұл  цифрды  төмендетеді.  Мұндай  факторлар 
сансыз көп жэне оларды екі топқа бөлуге болады.  Олардың біреуіне 
аспаптардың  жетіспеушіліктеріне  байланысты  факторларды,  ал
пайдалану жағдайларынан туатын факторларды
болады.
127
V

10.2  Күн батареясы модулініц техникалық сипаттамасы
1
Қисықтық  вольт-амперлі  мінездемесінде 
А
  қасиетпен  анық- 
талады, 
р-п  өтпесінде  1  (шынайы  өтпе  үшін)  2-ге  дейін  әдетте 
маңызы болады.
Максималды  қуаты Р,  Вт/см2,
  фототүрлендіргішпен  түсіргенде, 
ағынның үтымдылық теңдеуімен анықталады:
сіш ^)
* - =
0
. 
(
10
.
2
)
Шынайы  түрлендіргіш  үшін  тиісті  кедергінің  жоқтыгына  (К.=0) 
немесе сэуленің түсу интенсивіне қатысты төмендеуі, онда
Максималды қуат тең
(10.4)
мүнда, 
-  бос жүрістің кернеуі:
X X
А-к-Т
Я
•
1
п
N
\Жо
(10.5)
С,  -
 вольт-амперлі мінездеменің толымды  коэффициенті.  Негізгі
V
-
/
жағдаида
а
0
» і ,
і и
хх
А-к-Т
» 1
(
10
.
6
)
көлемі 
£ ,  1-ге
  жа 
аздап байланысты:
а-и
1 1
]
А-к-Т
Ү
і
д-17
X X
уА-к-Т )
(10.7)
128

Максималды  қуатқа  қатынасы  сияқты  фототүрлендіргіштің 
әрекетінің тиімді  коэффициенті  анықталады,  ауданның  бірлігін  ала 
отырып, сәуленің түсу интенсивтігіне:
Қарапайым  күн  сәулесінің  жақсы  орындалып  жатқан  (10.1),
фототүрлендіргіштер
болады:
г
а
\"0
(10.9)
Көріп  тұрғандай,  жұмыс  температурасы  жэне  оның  спектралді 
құрамасынан,  инсентивті  сэуледен  ПӘК  қиын  функция  болып 
табылады.  Сондықтан  жұмыс  температурасы 
Т =2
5°С.  Жарықтың 
стандартты  шартында  АМІ  (1=1000  Вт/м2)  келісілген  ПӘК  өлшемі 
фототүрлендіргіштің эффективті бірыңгай багасында қолданылады. 
Бұл  шарттагы  фототүрлендіргіштің  кремнийлік  параметрлерінің
типтік  магынасы: 
II
  =550  мВ,  У =35  мА/см2,  ц  =0.7,  Р=13.5  мВт/
см
2
  тең,  сондықтан  бұл  шартгагы  ПӘК,  /
7
,  таңбасы, 
Т}
 (=13.5% 
мағынасын білдіреді [9,  12, 49, 25].
Фототүрлендіргіштің 
ДРЛ 
джоулдық  күшінің  шығынына 
тікелей  ішкі  кедергі К. алып келеді, алғашқы жуықтауда анықталған 
формуламен:
9
 
(
10
.
10
)
Типтік  мэн  үшін 
К=\
  О м• 
с
м
2
  тең 
АРК=
 1.23  мВт/см2,  барлық 
қуаттан  10%  шамасында  құрайды.  Заманауи  сынақтық  құрылымда 
кремнийлік  фототүрлендіргіштің  ПӘК-і  22.0-23.5%  жердегі  күн 
сэулесі үшін (АМ1.5), ал өндірісте -  12-15%.
10.3 Күн батареялары модульдерініц ж ы лулы қ режимі
Модульді  пайдалану  кезіндегі  фото  түрлендіргіштердің 
Т
  жұ- 
мыстық температурасы күн батареялары модулінің Т 
0
  температурада- 
ғы  қоршаған  ортамен жылу алмасуы  арқылы  орнатылады.  Әдеттегі 
жалпақ  модульдерде  жылу  алмасу  жарықтандырылатын  қабат
129
V

арқылы да, сыртқы қабаты арқылы да жүзеге асырылады, бұл арнайы 
термореттелетін  оптикалық  жабындар  мен  бояулар  жагу  арқылы 
орындалады.  Концентраторлары  бар  модульдерде  осыдан  басқа, 
тармақталған  қабаттары  жэне  жылуды  фототүрлендіргіштерден 
радиаторларға  табиғи  бұратын  «жылу  құбырлары»  бар  арнайы
салқындатқыш-радиаторлар  қолданылады.  Немесе  жылуды  жылу
тасымалдағыштың  циркуляцияциясы  арқылы  мэжбүрлі 
бұру 
құрылғылары [9,  17].
Жалпы 
жағдайда, 
жылу 
режимі 
фототүрлендіргіштердің 
энергетикалық балансын тендестірумен анықталады, ол Т бойынша 
сызықтық жақындатуда келесі түрде беріледі:
а - І = Р + Х Ғ \ і Щ т , ) І і г ) 1- $ - - х \ Т - Т & + Х Ғ \ Т - Т а\  
(
10
.
11
)
мұнда, 
а  
-   фототүрлендіргіштердің  күн  сэулесін  жұтуы- 
ның  интегралды  коэффициенті; 
I 
жэне 
Р, 
сэйкесінше  фототүр- 
лендіргіш терге  сәуле  шашырату  қарқындылығы  мен  эдеттегі 
модуль  қабатының  немесе  концентраторлары  бар  модульдердегі 
кіріс  терезесінің  бірлігіне  жатқызылған  алынатын  қуаттылық; 
Л
,  Вт/(м 
-К )  -
  радиатор  қабатынан  жылу  беру  коэффициенті; 
Ғ 
-
  радиатор  алаңының  жалпақ  модульдің  жарықтандырылатын 
қабатының  алаңына  немесе  концентратор  терезесіне  қатынасы  (екі 
жағынан салқындатылатын жалпақ модуль үшін 
Ғ= 2).
Радиатор 
қабатынан 
жылу  беру 
коэффициенті 
Я
 к 
бар 
конвекциямен  де,  радиатордың  сэуле  шашыратуының  орташа 
интегралды  коэффициентімен 
е 
анықталатын,  сәуле шашыратумен 
де  жүзеге  асырылады,  сөйтіп,  Т  бойынша  сызықтық  жылу  берудің 
жинақты коэффициенті жуықтатылған шамада тең болады:
Л = Л
к
+ 4 - £ - ( Т -
Т о 3 , 
(10.12)
мұндағы,  сг  -   Стефан-Больцман  тұрақтысы.  Сәуле  шашырату 
коэффициенттері,  сэйкесінше 
е
,  жэне 
е 
2
  болатын,  екі  жағынан 
жылу  шығаратын  әдеттегі  жалпақ  модуль  үшін  орташа  мэн:
е 
= 
\ех 
+ 
е2
)/
 
2
  тең.
Жұмыстық температураның алынатын мэні мынаған тең:
130

т  1 \ а - г ] х
 
(1
 + 
х - Т ^ + Л   Ғ   Т0
 
л 
А Ғ - І т ] Г х
Модульдің  жұмысқа  қабілеттілік  (Р>0)  шарты  жылуды  бұру 
сипаттамасы  мен  түсетін  сэуле  шашыраудың  қарқындылығы 
арасындағы қажетті а])ақатынасты анықтайды:
Күн  сәулесі  үшін  (І=1000Вт/м2)  болғанда: 
а  =
1, 
л
 =20  Вт/(м
2 
К),  Ті=То, 
х
 ~ 5-іӨ
-3^ ”1
,  бүл  шарт радиатор  алаңына  шектеу түрінде 
жазылады:  Ғ>0.25,  бүл  эдеттеғі  жалпақ  модуль  үшін  артығымен 
орындалады.  Сәуле  шашырату  концентрациясын  арттырғанда
қуаттьшықтың температуралық градиенті 
X
  радиатордың қабатына
түсіп, 
х
 
болғандағы өзінің минималды мэніне дейін азаяды Тм:
Параметрлердің  жоғарыда  келтірілген  мэндерінде,  сондай-ақ
7
,  = 0.1,  жалпақ модуль үшін (Ғ=2) береді: Тм=Т
0
+22.5 К.
Келтірілген  бағалаулардан,  сондай-ақ  концентраторларды 
пайдалану  фототүрлендіргіштердің  жүмыстық  температурасын 
азайтуға  мүмкіндік  береді,  алаң  радиатордың  өрісі  концентратор 
терезесі  алаңымен  салыстыруға  жарайтын  болса  (Ғ~1)  [17,  25,
Бір мезетге фототүрлендіргіштердің тиімділігін арттырудың жэне 
жүмыстық  температурасын  азайтудың  келешегі  бар  бағытын  эрі 
карай дамыту селективті концентраторларды немесе люминесцентті 
концентраторларды  қолдану  болып  табылады,  алайда,  қазіргі  кезде 
іс жүзінде олар аз қолданылуда.
т<тх+х~\
(10.14)
(10.15)
я ғ
(10.16)
52].
131
\

10.4 Күн батареялары  модульдерінің эконом икалы қ
сипаттам алары
Күн 
энергиясын 
фотоэлектрлік 
түрлендіру 
энергияның 
жаңартьшатын  коздерін  практикалық қолданудың  әлемдегі  жьшдам 
дамып отырган багыттарының бірі болып табылады.
Қуаттылық  деп  жарықтандырудың  стандартты  жағдайындағы 
мэнін айтады -  АМ 1, Т=25°С.
Фотоэлектрлік  күн  батареяларын  халық  шаруашылығында 
қолданудың  масштабы  энергияның  дәстүрлі  көздерін  пайдалану 
арқылы  алынатынға  қарағанда  өндірілетін  электр  энергиясының 
өзіндік қүнының жогары болуымен ерекшеленеді.
Күн  батареяларының жалпақ  модульдері  қуаттылығының  үлесті 
қүны  элемдік  нарықта  4-5  долл./Вт  қүрайды,  ал  фотоэлектрлік 
қондырғылардың  қүны  7-10  долл./Вт.  Модульдер  өндіретін  электр 
энергиясының  қүны  20-30  цент./(кВт  ч)  аралығында  жатыр,  бүл 
дәстүрлі  коздерінен  алынатын  электр  энергиясының  қүнынан 
элдеқайда көп [9,  19,49].
Күн  фотоэлектрлік  қондырғының  қайтым  мерзімі 
Т
 
мен 
энергиямен  жабдықтаудың  орталықтандырьшған  аймақгарындағы 
күн 
батареяларын 
Э 
орнатудың 
экономикалық 
тиімділігі, 
орталықтан  энергиямен  жабдықтауда  қашықтағы  аумақтардағы 
жылу  қондырғылары  сияқты  сол  формулалармен  Ц^-Ц^  ауыстыру 
арқылы анықталады.
Қазіргі  кезде  фотоэлектрлік  модульдердің  жарамдылық  мерзімі 
20
  жыл  деп  бағалануда,  ал  өндіретін  энергияның  құны  жылдан- 
жылға төмендеуде. 
; 
1
Қазақстанда  қағаз  жүзінде  орталықтандырылған  энергожелілер 
аймағында  орналасқан,  бірақ  энергия  бойынша  оте  мүқгаж  үлкен 
аудандардың бар екендігін ескеру қажет, ал бүгінгі жағдайда энергия 
тасымалдаушыларының қүны үдайы өсуде жэне отын мен энергияны 
тасымалдаудың қиындығына қарай, біркелкі емес.
Концентраторлары бар күн батареяларының қуаттылық бірлігінің 
планарлы  күн  батареясы  құнына  қатынасы,  яғни 
К
  қатысты 
Цш 
1
  Л,[2СФ
+Цс/5^
  шамалар  параметрдің  V  түрлі  мәндеріне  жэне 
кедергінің 
К=
0.3  Ом.см
2
  типтік  мэндеріне арналған  жэне  планарлы 
күн  батареясы  күны  оның  жинақтагы  фототүрлендіргіштер 
модульдерінің  екі  еселенген  құнына  тең  етіп  қабылданған,  бұл 
әдетте экономикалық есептеулерде қолданьшады.
132

Жалпы  жағдайда  бұл  тәуелділіктің  минимумы  бар,  өйткені 
кіші 
К
 болғанда,  сәйкесінше,  ПӘК логарифмдік ұлғаяды,  г|  ~  Іп 
К, 
ал 
К—>
 оо  болғанда,  сәйкесінше  ПӘК  азаяды  г)  ~  Іп
2К1К.
  Кіші
V  (ф о т о т ү р л е н д ір гіш т е р д ің   ти п тік   п ар ам етр л ер і  үш ін:
А =
 1,  ./
0
= 1 0 'І
0
А /см2,
К
  = 0.3 Ом см2-V  < 0.01  болғанда) [19, 5].
Қазіргі  кезде  жалпақ  модульдердің  бірлігінің  әлемдік  кұны  4-5 
долл./Вт  құрайды,  ал  өндірілетін  электр  энергиясының  құны  -  
20-30  цент./(кВт  с).  ^Сүн  фотоэлектрлік  қондырғьшардың  үлесті 
құны  олардың  мақсатына  түрлендіруцің  қажетті  құрылғылармен 
жабдықгалуына  жэне  өндірілетін  электр  энергиясын  жинақтауына
байланысты.
Күн  фотоэлектрлік  жүйелерінің  қуатының  құны,  кем  дегенде 
күн батареяларының жалпақ модульдер қуатының кұнынан 
2-10
 есе 
асады, ал алынатын электр энергиясының минималды кұны модульдің 
құнына  сэйкес  келеді  жэне  20  цент./(кВт 
= 
зт
 • 
+ 
Л8
ТП) 
құрайды.
Концентраторлары  бар  күн  батареяларының  модульдерінің 
қуатының  құны  1.5-2.5  долл./Вт  кұрайды,  яғни  жалпақ  модульдер 
құнынан 
2-3
  есе  төмен,  алаида  олардың  жарамдылық  мерзімі 
(^20
жыл) растауды қажет етеді.
10.5 Фототүрлендіргіштің жетілдірілмеген орындарына
байланысты шамалар
Фотоэлектрлік түрлендіргіште оған түсетін сэулелену энергиясы 
ішінара  ток  тасушыларының  потенциалды  энергиясына  айналады. 
Дэл  осы  потенциалды  энергия  түрлендіргішке  сыртқы  жүктеме 
қосылған  жағдайда  ток  шығаратын  түрлендіргіштің  э.қ.к.-і  болып 
табылады.  Құрылғының  жетіспеушілігі  салдарынан  энергияның 
пайдалы  өзгеруімен  бір  мезгілде  энергияның  кеңістікке  жылу 
түрінде пайдасыз ыдырауына әкелетін үдерістер жүреді [5,9,12,24].
Әрбір  фотоэлектрлік  түрлендіргіште  энергия  шығындарының 
келесідей түрлері орын алады (
10
.
1
-сурет):
1
) жарықтық шығындар;
2
)  түрлендіргіш  ішіндегі  қозғалыс  кезіндегі  электрондар  мен 
саңылаулардың энергия шығындары;
Жарықтық шыгындармына жагдайлардың салдарынан болады:
133

— түскен сәулеленудің түрлендіргіштің бетінен шағылуы;
—  түрлендіргіштің  жүмыстық  затындағы  фотондардың  фото- 
электрлік  белсенді  емес  жұтылуы,  яғни  фотондардың  жартылай 
өткізгіште электрон-саңылау жүбына қүрмастан жүтылуы;
—  фотондардың  біраз  мөлшерінің  артқы  (сыртқы)  электродқа 
дейін өтіп, сонда жүтылуы.
Түрлендіргіиі  ішіндегі  қозгалыс  кезіндегі  электрондар  мен
саңылаулардың энергия шыгындары келесідей үдерістердің есебінен 
болады:
—
  энергияның  торкөзге  берілуімен  қатар  жүретін  жарықпен 
қүрылған жүптардың рекомбинаңиялануы;
—  фотоэлектрондар  мен  фотосаңылаулардың 
К
 
шунтгаушы 
кедергі арқьшы жылыстауы;
— фотоэлектрондар  мен  фотосаңылаулардың  олардың  торкөздің 
атомдарымен  соқтығуы  кезіндегі  энергия  шығындары  (бір  зонаның 
шегінде төмен орналасқан деңгейлерге өту);
— фотоэлектрондар  мен  фотосаңьшаулардың 
Кп
  түрлендіргіштің 
тізбектік кедергісі арқьшы өтуі.
Жарықпен  қүрылған  жүптардың  рекомбинациялануы  жэне 
шунттаушы  кедергі  арқылы  жьшыстау  ток  бойынша  шығындарды 
қүрайды  және  жарықпен  қүрылған  тасушылардың  қай  бөлігі 
жүктеменің  кедергісі  арқылы  ток  түзе  отырып,  р-и-өткелге  дейін 
жететінін анықтайды.
Фотоэлектрондардың  (немесе  фотосаңылаулардың)  торкөздің 
атомдарымен  соқтығуы  кезіндегі  жэне  олардың  тізбектік  кедергі 
арқылы  өтуі  кезіндегі  энергия  шығындары  кернеу  бойынша 
шығындарды  береді.  Кернеу  бойьшша  шығындар  фотоннан 
электронға  (саңылауға)  берілген  энергияның  қай  (орташа)  бөлігі 
пайдасыз 
жоғалатынын 
көрсетеді. 
10
.
1
-суретінде 
қолайлы 
жағдайларда  жұмыс  істейтін  кремнийлі  фотоэлементке  арналған 
шығындардың таралуы көрсетілген. 
**
Жоғарыда аталған шығындардың эрқайсысына тоқталып өтелік.
Жаръщтъщ  шыгында
  -   кремнийдің  шағылу  коэффициенті 
эжептэуір жоғары жэне ол шамамен 30%-ға жуық. Шағылуға кететін 
шығындарды  фотоаппараттардың  объективіндегі  қабаттар  тэріздес 
эртекті  жарықгандыратын  қабаттар  қолдана  отырып  азайтуға 
болады. Бүл спектрдің көрнекті бөлігіндегі шағылуды 6-9%-ға дейін 
азайтуға мүмкіндік береді.
134

Фототүрлендіргішке түсетін сәулелену энергиясының бір бөлігі ток 
тасушылары жұбының қүрылуына байланысы жоқ жартылай өткізгіш 
денесінде  жұтылу  есебінен  жоғалады,  яғни  жылуға  айналады. 
1,12 
эв-дан  кем  энергиялы  кванттарға  сәйкес  келетін  күн  спекгрінің бүкіл 
ұзынтолқынды  (белсенді  емес) бөлігінің энергиясы  күнмен  сэулелену 
спектрінің 12-20%-ын құрайды. Спектрдің белсенді бөлігінің шағылуға 
кететін  шығындарын  ескергенде,  жарықгьщ  шығындар  түсетін 
энегрияньщ 26-30%-дан астамьга құрайды.
Жарырыц
шыгындар
»30%
Ток  бойынша 
шыгындар
«25%
Кернеу
бойынша
шыгындар
«30%
10.1-сурет. Кремний фототүрлендіргішінің энергия шыгындарының
таралу сұлбасы
135

Сыртқы  электродта  жұтылу  есебінен  жоғалатын  энергия
мөлшері  жұмыстық заттың  қабатының қалыңдығымен  анықталады.
Әдетте  сыртқы  электродқа дейін  спектрдің  белсенді  бөлігінің ұзын
толқынды облысының сәулеленуінің шамалы үлесі ғана жетеді.
Рекомбинацияльщ  шыгындар
  —  жартылай  өткізгіш  қабатында
жарықпен  құрылған  негізгі  емес  ток тасушыларының  барлығы  бір-
дей жүктемедегі ток түзілуіне қатыспайды. Олардың бір бөлігі негізгі
тасушылармен  бірге  көлемде  немесе  бетте  рекомбинацияланады.
Бүл 
жағдай 
жүптарды 
бөлу 
тиімділігін 
сипаттайтын 
а
коэффициентін  енгізер  кезде  ескеріледі.  а  шамасы  тәжірибелік
өлшенген  қысқа  түиықталу  тогының  (яғни,  сыртқы  тізбекке  өтетін
ток  тасушыларының  жалпы  санының)  жартылай  өткізгіште  уақыт
бірлігінде  генерацияланатын  ток  тасушыларының  толық  санына 
қатынасын білдіреді.
Жұптарды  бөлу  тиімділігі  келесідей  бірқатар  факторларға 
тәуелді:
1
) жартылай өткізгіштегі жарықтың жұтылу коэффициенті;
2
) 
0 р-п
  өткелдің  орналасу  тереңдігі  мен  жұптардың  құрылуы 
жүретін облыстың көлемі арасындағы арақатынас;
3) /?-л-өткелдің ені;
4) ток тасушыларының диффузиялық ығысу үзындығы;
5) жұмыстық беттің жағдайьша тәуелді беттік рекомбинацияның 
жылдамдығы.
Рекомбинацияға кететін  шығындарды  азайту үшін  өткел  жұптар
құрылатын  облыстан  диффузиялық  ығысудың  ұзындығынан  кем
арақашықтықта тұруы қажет. Оған қоса, фотоэлементтің п.ә.к.-ін едэуір
төмендететін  беттік  рекомбинацияның  жылдамдығын  минимумға 
жеткізу қажет.
Тізбектік кедергі жэне ол себепиіі болван  фототүрлендіргіш
- 
тің  цүрылмасы  туатын  шыгын
  — фототүрлендіргіштің  тізбектік
кедергісі 
Кп
  айтарлықтай  дәрежеде  оның  сапасын  анықтайтын 
фактор болып табылады.
10.1 
-кестеде  фототүрлендіргішпен  берілетін  салыстырмалы
максималды қуаттың шамасы келтірілген. Бұл кестеден 5 
Ом
 тәрізді
шамасы  бойынша  болымсыз  кедергінің  өзі 
К  =0
  жағдайымен
салыстырғанда  берілетін  қуатты  70%-ға  дейін  төмендететіні 
көрініп тұр
136

10.1-кесте
Салыстырмалы максималды қуат
К  Ом
П
0
і
2
3.5
5
10
20
Салыстьфмалы 
максималды қуат 
!
1
0.77
0.57
0.37
0.27
0.14
1.07
Тізбектік  кедергінің  шамасы,  демек  ондағы  шығындар  да 
фототүрлендіргіш  материалының меншікті  кедергісімен жэне  оның 
кұрылмасымен,  соньшен  қатар түйіспенің жэне  бүкіл  құрылғының 
сапасымен  жэне  геометриясымен  анықгалады.  Оны  азайту үшін  аз
кедергілі материал пайдалану қажет.
Дөңгелек  формалы  (диск  түріндегі)  жэне  шағын  өлшемді 
фототүрлендіргіштердің  жұмыстық  бетінде  кремнийлі  дискінің
түріндегі түиіспесі
Фототүрлендіргіштің
шамасының  ретін
стандартты  геометриялық  өлшемдермен  табамыз:  элементтің
ұзындығы 
1=2 см; п -
 қабаттың ені 
сІ=1 см, 
тереңдігі 
х=4
  • 10
'4
 
см.
қалыңдығы
0,08 
см;
л-типті
диффузияс
пайда
орташа
тынасының мыңдык үлесін кұраиды. 
р=2 
/7-кремнийдің  меншікті  кедергісі  р ^  
Параметрлер осындай болғандағы л-қаба
2  Ом-  см
  деп  алайық.
Ж„  = р —
 = 2,5  10
"3
" 
21х
1
2 - 2 - 4 1 0
-4
1,56 
Ом,
•  
•
Ал бастапқы материалдың кедергісі
К
т
оаст
5_
СІІ
2
1
1-2
0,08 
Ом,
Бұл  қарапайым  есептерден  элементтің  ұтымды  кұрылмасы 
кезінде 
Кп
 кедергінің негізгі үлесі кедергісі біркатар Ом бірліктеріне
тұр
бұл  кезд 
кұрайды
137
I

Сэйкес  технологиямен  кремний-металл  аралық  кедергісінің 
аз  болуына  жэне  1  сл^-ға  Омның  қатынасының  ондық  үлесін 
қүрауына  қол  жеткізуге  болады,  сол  себепті  толық  кедергі 
негізінен  жүқа  диффузияланған  беттік  қабаттың  кедергісімен 
анықталатын  болады.  Бүның  бэрі  фототүрлендіргіштің  тізбектік 
кедергісінің  шамасына  жоғары  электродтың  қүрылмасы  мен 
орналасуының  айтарлықтай  дәрежеде  эсер  етуіне  алып  келеді. 
Жоғарыда  сипатталған  принцип  бойынша  қүрастырылған  қазіргі 
заманғы  фототүрлендіргіштер  үшін  жарықтандырылатын  беттің 
1  см2-на келетін  шама 
1-2 Ом■
 см
  аралығында өзгеріп  отырады.
Шунттаушы  кедергі
  -  
Кш
  түрлендіргіштің  жүмысына 
Кп 
қарағанда едэуір аз эсер етеді. Әдетте 
К
  шамасы  1000 Омнан асады.
ш
ЯВІ
Бірақ тіпті 
Кт=100 Ом
  болған  кезде де  бүл  кедергі  себепкер  болған 
ток  шығындары  генерацияланатын  токтың 
1
%-ын  қүрайды  және 
де  алынатын  қуаттың  шығыны  мардымсыз. 
Кш
  шамасының  азаю 
себебі  болып  әдетте  белгілі  бір  себептермен  өндіріс  үдерісі  кезінде 
фотоэлементтің  бетінде  />-«-өткелдің  сыртқа  шығатын  жерлерінде 
қалып қойған эрқилы бөгде қосылулар табьшады.
10.6  Күн фотоэлементтерінің негізгі матерналдары
және фотомодульді жасау технологиясы
Монокристалды  кремний  негізіндегі  қүрьшымдар  өндірісі  -  
технологиялық  түрғыдан  күрделі  эрі  қымбат  тұратын  үдеріс.  Сол 
себепті  аморфты  кремний  (а-
8
і:Н)  негізіндегі  қорытпалар,  галлий 
арсениді  жэне  поликристалды  жартьшай  өткізгіштер  тэрізді 
материалдарға көңіл аударылды.
Аморфты  кремний  монокристалды  кремнийдің  арзанырақ 
баламасы есебінде алынды.  Оның негізіндегі  алғашқы күн элементі 
(КЭ)  1975  жылы  жасалды.  Аморфты  кремнийдің  оптикалық 
жүтылуы кристалды кремнийге қарағанда 
20
 есе жоғары.
Оған 
қоса, 
аморфты 
кремнийдің 
үлкен 
ауданды 
жүқа 
қабыршағын алудың қолданымдағы технологияларының арқасында 
монокристалды 
кремний 
негізіндегі 
КЭ-не 
қажетгі 
қашау, 
қырнау  жэне  ысып  жылтырату  операциялары  қажет  етілмейді. 
Поликристалды  кремнийлі  элементтермен  салыстьфғанда  а-
8
і:Н 
негізіндегі  өнімдерді  едэуір  төмен  температураларда  (300°С) 
өндіреді:  арзан  шыны  төсеніштер  қолдануға  болады,  бүл  кремний 
шығынын 20 есе азайтады [5,12,25].

жүктеу/скачать 14,07 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: