«Дәстүрлі емес және жаңаратын энергия көздері»

Дәріс 6

1. Күн сәулеленуінің қарқындылығы

2. р-n өтуінің фотоэлектрлік қасиеттері

3. Күн элементінің вольт-амперлық сипаттамасы

4. Күн элементтерінің құрылысы мен метериалдары
Күн сәулеленуінің энергия көзі ретінде Күндегі термоядролық реакция қызмет етуі болып табылады. Бұл энергияның негізгі бөлігі 0,2-3 мкм диапазонындағы электромагниттік сәулелену түрінде түсіріледі. Атмосфера арқылы күн сәулесі өткенде ол әлсізденеді, бұл көбінесе су буларының инфрақызыл сәулелелерін жұтуынан, озонмен, ауадағы шаң бөлшектері мен аэрозоль және газ молекулалары сәулесінің таралуы нәтижесінде ультаркүлгін сәулелелерін жұтуынан болады. Атмосфераның қарқындылыққа және жер қабатына дейін жететін күн сәулесінің спектрлі құрамына әсерін көрсететін параметр, бұл атмосфералық (немесе ауалық) масса (АМ). Ауалық массасы нөлдік АМ 0 шамада болғанда, сәулелену қарқындылығы Е_С=1360 Вт/м². АМ 1 шамасы Күннің зенитальды орналасуы кезіндегі теңіз деңгейіне дейінгі бұлтсыз атмосфера арқылы күн сәулесінің өтуіне сәйкес келедеі. Күннің кез-келген уақытындағы жер қабатының кез-келген деңгейінің Ауалық массасы мына формуламен анықталады:
АМ (х)= , (3.1.1)
Мұндағы х – атмосфера қысымы, Па;

х₀ – нормальды атмосфера қысымы (1,013*10⁵ Па);

θ – көк жиек үстіндегі Күннің биіктік бұрышы.

Жер жағдайына сәйкес сипаттама АМ 1,5 шамасы болып табылады (θ≈42º). Күн сәулесінің интегралды бет тығыздығы Е_с = 835 Вт/м² кезіндегі стандарт бойынша қабылданған, бұл әртүрлі күн элементтерін зерттеу нәтижелерін салыстыруға мүмкіндік береді. 14 – суретінде қабылданатын ауданға сәуленің перпендикуляр түсу кезінде жердік стандартталған (АМ 1,5) күн сәулесінің және атмосферадан тыс фотондар ағынының спектральды таралуы көрсетілген.

1 – антмосферадан тыс сәулелену (АМ 0); 2 – жердік стандартталған сәулелену (АМ 1,5); 3 – абсолютті қара дененің Т_с = 5800 К кезіндегі спектр сәулелену.

14 – сурет. Күн сәулесінің фотондар ағынының спектральды таралуы Қосымша суреттегі штрихталған жері пайдалы қолданылатын фотондар үлесін көрсетеді.

с – толқын жылдамдығы, 2,9979250(10)*10⁸ м/с;

λ – толқын ұзындығы, мкм.

Электронвольт – электронды потенциалдар айырымы 1В болатын екі нүктенің арасына орналастыру үшін аяқтауға аранлған жұмыс. 1 эВ=1,6*10^-19 Дж.

Толқынның шекаралық ұзындығынан бастап тиым салынған зона енімен Е_g күн элементінің материалында фотондар жұтыла бастайды.
λ_г = .

Жартылай өткізгіште ұзынырақ толқын сәлеленуі жұтылмайды, осыдан фотоэлектрлік түрлендіру көзқарасына байланысты бұл пайдасыз.