Кремниевых фотоэлементов

Диодные сборки, состоящие из двух кремниевых диффузионных диодов с раздельными выводами.

Столбы из кремниевых диффузионных диодов.

Столб из кремниевых диффузионных диодов.

Столбы из кремниевых диффузионных диодов.

Столбы из кремниевых диффузионных диодов.

Столбы из кремниевых диффузионных диодов.

Столб из кремниевых диффузионных диодов.

Столбы из кремниевых диффузионных диодов.

Столб из кремниевых диффузионных диодов. Предназначен для использования в герметизированной аппаратуре.

Столб из кремниевых диффузионных диодов.

Столб из кремниевых диффузионных диодов. Предназначен для использования в герметизированной аппаратуре.

В последние годы фотодиоды начали применяться для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую (солнечные батареи). Для этой цели обычно используют кремниевые фотодиоды (фотоэлементы). Эффективность фотоэлемента можно характеризовать коэффициентом полезного действия — отношением максимальной мощности, отдаваемой им во внешнюю цепь, к общей мощности падающего на фотоэлемент излучения. Этот коэффициент у кремниевых фотоэлементов зависит от выходного напряжения ( 8.12). Из 8.12 видно, что максимальные значения Рн и т] достигаются при некоторой оптимальной нагрузке, соответствующей выходному напряжению 0,45 В.

Батарея кремниевых фотоэлементов площадью 1 м2 развивает мощность до 60 вт и выше при к.п.д. до 10%. К.п.д. фотогальванических элементов, по данным некоторых исследователей, может быть увеличен до 40 -т- 50%.

чением КПД за счет понижения температуры. КПД кремниевых фотоэлементов достигает примерно 15%.

Режиму фотогенератора соответствуют кривые, расположенные в четвертом квадранте. Точки пересечения вольт-амперных характеристик с осью напряжения соответствуют значениям фото-э. д. с. при разных освещенностях. У кремниевых фотоэлементов фото-э. д. с. 0,5—0,55 В.

Такое включение возможно также для германиевых и кремниевых фотоэлементов, называемых фотодиодами. Основные параметры германиевых фотодиодов типа ФД и кремниевых типа ФДК представлены в табл. 8-4 [Л. 286; 309]. Интегральная чувствительность германиевых фотодиодов достигает величины 30000 мка/лм. Чувствительность кремниевых фотодиодов ниже, но их свойства стабильнее. В этой же таблице приведены характеристики кремниевого фототриода типа ФТ-1.

площади. Наоборот, ток короткого замыкания определяется величиной площади фотоэлемента и составляет 20—25 ма/см*. На 18-11 показана одна из солнечных батарей, состоящая из кремниевых фотоэлементов шестиугольной формы, а на 18-12 — ее рабочая вольт-амперная характеристика. При площади рабочей поверхности отдельных фотоэлементов 1,7 еж2 эта батарея дает напряжение 7 в при токе порядка 40 ма.

С 1948 г., т. е. со времени создания американскими учеными Дж. Бардином, В. Браттейном и В. Шокли точечного транзистора, начался новый этап развития полупроводниковой электроники. В 50-х годах были разработаны различные типы биполярных транзисторов, тиристоров, мощных германиевых и кремниевых выпрямительных диодов, фотодиодов, фототранзисторов, кремниевых фотоэлементов, туннельных диодов и др.

Вольт-амперные характеристики. Режиму работы фотоэлемента (режиму генерации фото-ЭДС) при разных освещенностях или световых потоках соответствуют части ВАХ, расположенные в четвертом квадранте ( 9.26). Точки пересечения ВАХ с осью напряжений соответствуют значениям фото-ЭДС или напряжениям холостого хода при разных освещенностях. У кремниевых фотоэлементов фото-ЭДС составляет 0,5...0,55 В.

Точки пересечения ВАХ с осью токов соответствуют значениям токов короткого замыкания, которые зависят от площади выпрямляющего электрического перехода фотоэлемента. Поэтому сравнивают и оценивают фотоэлементы по плотностям тока короткого замыкания. У кремниевых фотоэлементов плотность тока короткого замыкания при средней освещенности солнечным светом составляет 20..25 мА/см2

Для кремниевых фотоэлементов при оптимальной нагрузке напряжение на нагрузке 0,35...0,4 В, плотность тока через фотоэлемент 15...20 мА/см2.

В результате при преобразовании солнечного света в электрическую энергию КПД кремниевых фотоэлементов не превышает 12%. Однако его можно существенно повысить, используя в качестве исходного полупроводника теллурид кадмия, арсенид галлия и другие материалы с несколько большей шириной запрещенной зоны, чем у кремния, а также используя фотоэлементы на основе гетеропереходов.