Nr.Ćw 21	Temat: Badanie fotoogniwa	Nr.Gr. 2
Data: 10.01.2012r.		Ocena

21. Badanie fotoogniwa

1.Wiadomości wstępne:

Ogniwo słoneczne, ogniwo fotowoltaiczne, ogniwo fotoelektryczne, fotoogniwo – to element półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana energii promieniowania słonecznego (światła) w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego, czyli poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów o energii większej, niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

Po raz pierwszy efekt fotowoltaiczny zaobserwował A.C. Becquerel w 1839 r. w obwodzie oświetlonych elektrod umieszczonych w elektrolicie, a obserwacji tego zjawiska na granicy dwóch ciał stałych dokonali 37 lat później W. Adams i R. Day.

Fotoogniwa słoneczne są produkowane z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej z krzemu (Si), germanu (Ge), selenu (Se). Zwykłe ogniwo słoneczne z krystalicznego krzemu ma nominalne napięcie ok. 0,5 wolta. Poprzez połączenie szeregowe ogniw słonecznych można otrzymać baterie słoneczne. Istnieją baterie z różną liczbą ogniw, w zależności od zastosowania, jak i od jakości ogniw.

Energia światła tworzy pary dziura-elektron. Jeżeli para powstaje w obszarze p, dziura pozostaje na miejscu, a elektron przechodzi przez złącze. Jeżeli dziura powstaje w obszarze n, elektron pozostaje na miejscu, a dziura przechodzi przez złącze. Wartość wytworzonego prądu zależy od natężenia oświetlenia. Rys.2 przedstawia model fotoogniwa.

Rys.2. Model fotoogniwa.

Na rys.3 przedstawiono charakterystykÄ™ fotoogniwa.

Rys.3. Charakterystyka fotoogniwa.

Zastosowanie

Fotoogniwa są stosowane przede wszystkim jako trwałe, o dużej niezawodności, źródła energii elektrycznej w elektrowniach słonecznych, kalkulatorach, zegarkach, plecakach, sztucznych satelitach, samochodach z napędem hybrydowym, a także w automatyce, jako czujniki fotoelektryczne i fotodetektory w fotometrii.

• Przydatne jest zastosowanie ich w przestrzeni kosmicznej, gdzie promieniowanie sÅ‚oneczne jest dużo silniejsze.

• W 1981 r. sÅ‚oneczny samolot Solar Challenger przeleciaÅ‚ nad kanaÅ‚em La Manche, wykorzystujÄ…c jako źródÅ‚o zasilania tylko energiÄ™ sÅ‚onecznÄ…. SkrzydÅ‚a tego samolotu pokryte byÅ‚y bateriami sÅ‚onecznymi, które zasilaÅ‚y silnik elektryczny.

• Na Florydzie, w Stanach Zjednoczonych, publiczne automaty telefoniczne sÄ… zasilane przez baterie sÅ‚oneczne montowane na chroniÄ…cym je dachu.

2.Schemat układu

3.Tabele pomiarowe

14V	r	[m]	1	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55
	r^-2	[m^-2]	1	1,108	1,235	1,384	1,563	1,778	2,041	2,367	2,778	3,306
	If	[µA]	4780	4800	4750	4540	4320	3960	3500	3180	3020	2960

10V	r	[m]	1	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55
	r^-2	[m^-2]	1	1,108	1,235	1,384	1,563	1,778	2,041	2,367	2,778	3,306
	If	[µA]	1715	1713	1691	1626	1537	1400	1282	1200	1167	1132

8V	r	[m]	1	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55
	r^-2	[m^-2]	1	1,108	1,235	1,384	1,563	1,778	2,041	2,367	2,778	3,306
	If	[µA]	942	930	916	880	848	803	782	760	750	704

4.Wnioski

- Otrzymane charakterystyki sÄ… zgodne z teoretycznymi

- Badany element działa poprawnie

- Fotoogniwa są doskonałym narzędziem do pozyskiwania energii odnawialnej