Մասնակից:Լևոն

Արևային էլեմենտներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Արևային էլեմենտները այնպիսի էլեկտրոնային սարքեր են, որոնք իրականացնում են արևային լույսի ուղիղ ձևափոխում էլեկտրական էներգիայի: Ուղիղ ձևափոխում նշանակում է, որ էներգիան չի փոխակերպվում միջանցիկ էներգիայի (օրինակ` ջերմայինի), այլ միանգամից դառնում է էլեկտրական:Արևային մոդուլները կազմվում են որոշակի հաջորդականությամբ միացված մի քանի ֆոտոփոխակերպիչներից:

Հիմնական բնութագրերը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Լույսի փոխակերպումը էլեկտրական էներգիայի իրականացվում է բարդ ֆիզիկական գործընթացների միջոցով, որոնք այստեղ չեն քննարկվի, փոխարենը կուսումնասիրվեն արևային էլեմենտի կառուցվածքը և այլ հետաքրքիր բնութագրեր: Արևային էլեմենտները այժմյան էներգետիկայի ամենազարգացող ճյուղերից մեկն են ներկայացնում: Նշենք, որ էներգետիկայի այս ճյուղը, էներգիայի մյուս աղբյուրների համեմատ, էկոլոգիապես մաքուր է: Այն չի աղտոտում շրջակա միջավայրը և չի թողնում ոչ մի վնասակար ազդեցություն:

Արևային էլեմենտները դասակարգում են ըստ`

լույսը հավաքելու ինտենսիվության,
քիմիական բաղադրության,
շերտերի հաստության և բյուրեղային կառուցվածքի,
մեկ հարթակի վրա համատեղած էլեմենտների քանակի և այլն:

Արևային էլեմենտների նկարագրման համար օգտագործվում է հատուկ պարամետրերի և բնութագրերի հավաքածու, որոնք թույլ են տալիս համեմատել տարբեր տիպի արևային էլեմենտների: Հատուկ բնութագրերին են վերաբերվում վոլտ-ամպերային և սպեկտրալ բնութագրերը:Հատուկ պարմետրերն են` ՕԳԳ (էֆեկտիվություն), ff (լցման գործակից), U_oc (պարապ ընթացքի լարում), I_sc (կարճ միացման հոսանք), կամ J_sc (կարճ միացման հոսանքի խտություն): Պարապ ընթացքի լարումը U_oc այն մաքսիմալ լարումն է, որը առաջանում է արևային էլեմենտի բաց ելքային շղթայի վրա արևային լույսի ճառագայթման դեպքում: Կարճ միացման հոսանքը I_sc այն մաքսիմալ հոսանքն է, որն առաջանում է արևային էլեմենտի ելքային շղթայի կարճ միացման դեպքում: Իսկ կարճ միացման հոսանքի խտությունը միավոր մակերեսով անցնող հոսանքն է` J_sc= I_sc/S_act , բայց, ակտիվ մակերեսը գտնելու դժվարությունների պատճառով բանաձևում օգտագործում են ընդհանուր մակերեսը: Լցման գործակիցը (ff) ցույց է տալիս, թե արևային էլեմենտի արտադրած էներգիայի որ մասն է օգտագործվում բեռի վրա: Դրա արժեքը կարելի է գտնել բեռի վրա ցրված հզորության և արևային էլեմենտի ընդհանուր հզորության հարաբերությամբ`

ff=(I_w U_w)/(∫_0^(U_oc)▒〖I(U)dV〗),

որտեղ I_w-ն աշխատանքային ռեժիմում բեռով անցնող հոսանքն է, U_w-ն` աևրային էլեմենտի աշխատանքային լարումը, I(U)-ն արևային էլեմենտի վոլտամպերային բնութագիրն է: Լցման գործակիցը հաշվվում է տոկոսներով և տարբեր տիպի արևային էլեմենտների համար կազմում է 50-85%: Արևային մոդուլները, ինչպես և արևային էլեմենտները, նույնպես բնութագրվում են պարամետրերի և բնութագրերի հավաքածուով: Սակայն դրանց մոտ պարապ ընթացքի լարումը և կարճ միացման հոսնքը կարգով ավելի մեծ են, քան արևային էլեմենտի մոտ: Արևային մոդուլների մակերեսը կազմում է 50-ից 10000սմ2 (արևային էլեմենտների մակերեսները մեծամասամբ կազմում են 1սմ2): Արևային մոդուլների մասին խոսելիս նաև նշվում է, թե քանի էլեմենտից է այն բաղկացած:

Կառուցվածք[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մինչ այսօր գոյություն ունեն արևային էլէմենտների երեք սերունդներ` առաջին, երկրորդ և երրորդ: Առաջին սերնդի արևային մարտկոցները պատրաստվում էին սիլիցիումային կլանիչի հիման վրա, ինչն ապահովում էր բավական մեծ օգտակար գործողության գործակից, բայց մեծ կլանման գործակցի հասնելու համար այն պահանջում էր շերտի մեծ հաստություն և, հետևաբար, մեծ ծախսեր: Սակայն, չնայած այդ թերությանը. սիլիցիումը չի կորցրել իր կիրառությունը արևային մարտկոցների արտադրման ոլորտում, որի պատճառը, ինչպես արդեն նշել ենք, բարձր ՕԳԳ-ն է: Երկրորդ սերնդի արևային էլէմենտներում որպես կլանիչ շերտ օգտագործվում է CIGS (Cu〖In〗_x 〖Ga〗_(1-x) 〖Se〗_2) շերտը: Այդ շերտը բաղկացած է Cu, In, Ga և Se-ի միացությունից: Այդ շերտի առավելությունը սիլիցիումայինի նկատմամբ այն է, որ այն ունի բավական մեծ կլանման գործակից և պահանջվում է ընդամենը 2-4 միկրոն հաստույշթյամբ շերտ, որպեսզի կլանվի նույն քանակությամբ լույս, որը կլանվում էր 200 միկրոն հաստությամբ սիլիցիումային կլանիչի դեպքում: Երրորդ սերնդի արևային մարտկոցները կառուցվում են բարդ հետերոանցումների վրա: Այդ սերնդի արևային էլեմենտները կարող են ունենալ 20-ից ավելի շերտ և, հետևաբար, ունեն չափազանց բարդ կառուցվածք: Մենք քննարկելու ենք երկրորդ սերնդի արևային էլէմենտները, որոնց կառուցվածքը հետևյալն է` Որպես հարթակ (այն շերտը, որը հանդիսանում է արևային էլեմենտի հիմքը, նրա վրա են “կանգնած” մնացած բոլոր շերտերը) ծառայում է ապակին (Na2O•CaO•6SiO2), որի հաստությունը հիմնականում ընտրվում է 1մմ: Հարթակի վրա նստեցվում է մոլիբդենի շերտ 1 մկ հաստությամբ, որը ծառայում է որպես հետին կոնտակտ (նստեցումը կատարվում է հաստատուն հոսանքի մագնետրոնի միջոցով): Հաջորդ քայլը CIGS նյութի նստեցումն է, որը, ինչպես նշել էինք, հանդիսանում է կլանիչ շերտ: Այդ շերտի նստեցման համար մշակվել են զանազան մեթոդներ: Ամենահարմար մեթոդներից է CIGS թանաքը, որը կաթեցվում է մոլիբդենի շերտի վրա, և էլեմենտը տաքացնելու միջոցով շերտը նստում է նրա վրա: Հաջորդ նստեցվող շերտը CdS բուֆերային շերտն է, որի ֆունկցիան CIGS շերտի էկրանավորումն է, լույսի մագնիսական էֆեկտներից պաշտպանումը (որպեսզի այն չկորցնի իր հատկությունները): CdS շերտը նստեցնելու շատ հարմար մեթոդ է քիմիական վաննայի մեթոդը. այն ոչ թանկարժեք, ցածր ջերմաստիճանում իրականացվող, պարզ մեթոդ է: Հաջորդ շերտը ZnO-ն է, որը հանդես է գալիս որպես առջևի կոնտակտ (նստեցման ընդուված տարբերակը` RF մագնետրոն): Փաստորեն մոլիբդենի և ZnO-ի շերտերն են հանդիսանում արևային էլեմենտների կոնտակտները: Եվ, ի վերջո, ամենավերևի շերտը, որը իրականում միշտ չէ, որ կիրառվում է, հանդիսանում է հակաանդրադարձիչ շերտ: Այսինքն դրա գործառույթը կլանիչի զոնա հնարվորինս շատ քանակությամբ լույսի ներթափանցում ապահովելն է(ապահովել հնարավորինս փոքր անդրադարձում):

Նորարարություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մասնագետները արդեն սկսել են արտադրել ճկուն արևային էլեմենտներ, որոնք նույնիսկ կարող են գլանափաթեթի տեսք ընդունել` թույլ տալով դրանք հեշտ տեղափոխել: Բոլորիս հայտնի է, որ այժմյան արևային էլեմենտները տեղադրվում են բնակարանների տանիքներին: Ճկուն արևային էլեմենտները հնարավորություն կտան դրանք տեղադրել նաև պատուհաններին: Որպես առավելություն կարող ենք նաև նշել, որ վերջիններս, նախկին մոդելի համեմատ,շատ թեթև են :

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

В.Ф.Гременок, М.С.Тиванов, В.Б.Залесский, Солнечные элементы на основе полупроводниковых материалов, Минск, Издательский центр БГУ 2007