Эксперимент: Фотоэлектрические Системы

ЦЕЛЬ ОПЫТА
Регистрация характеристик фотоэлектрического модуля (солнечного элемента) в зависимости от яркости

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Фотоэлектрическая система превращает энергию солнечного света в электрическую энергию. Для этого используются солнечные элементы, состоящие из легированного кремния и, таким образом, представляющие собой увеличенный фотодиод. Свет, поглощенный солнечным элементом, освобождает от внутрикристаллических связей носители заряда, которые создают фотоэлектрический ток, протекающий в обратном направлении по отношению к прямому направлению р–n-перехода. Это диодный ток солнечного элемента, который ограничивает выход тока на внешнюю нагрузку. При так называемом напряжении холостого хода UOC этот ток достигает нулевого значения, т. к. фотоэлектрический ток и ток диода точно компенсируют друг друга, а отрицательным становится только в том случае, если приложенное напряжение превышает напряжение холостого хода. По достижении положительного диапазона тока солнечный элемент может работать в качестве генератора, который подает электричество на внешнюю нагрузку. В опыте вольт-амперные характеристики этого генератора измеряются как функция уровня освещенности и описываются набором простых параметров.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

Технические сведения об оборудовании изложены на сайте 3bscientific.com 1 Термин «photovoltaic» (в переводе «фотоэлектричество») представляет собой комбинацию греческого слова phos (свет) и итальянского имени Volta. Вторая часть названия принята в честь Алессандро Вольта, который, помимо прочего, изобрел первую действующую гальваническую батарею. Фотоэлектрическая система превращает неограниченно доступную и бесплатную световую энергию солнца в электрическую энергию без выбросов CO2. Для этого нужны солнечные элементы, которые в большинстве случаев изготавливаются из надлежащим образом легированного кремния и, таким образом, представляют собой увеличенный фотодиод. Перед достижением внешних контактов солнечного элемента поглощенный солнечным элементом свет сначала освобождает носители заряда от их внутрикристаллических связей (внутренний фотоэффект) за счет электрического поля, создаваемого надлежащим количеством p–n-переходов, когда электроны переходят на n-легированную сторону, а дырки переходят на р-легированную сторону (рис. 1). В результате возникающий фотоэлектрический ток течет в обратном направлении по отношению к прямому направлению р–n-перехода, что может позволить подавать электроэнергию на внешнюю нагрузку.