tailieunhanh - Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 (Bài 3) - TS. Nguyễn Quang Nam

Bài giảng "Năng lượng tái tạo - Chương 2 (Bài 3): Năng lượng mặt trời" cung cấp cho người học các kiến thức: Tế bào quang điện, đặc tính I-V của pin quang điện, ảnh hưởng của hiện tượng bóng che. . | 408004 Năng lượng tái tạo Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1 nqnam@ Ch. 2: Năng lượng mặt trời . Tế bào quang điện . Đặc tính I-V của pin quang điện . Ảnh hưởng của hiện tượng bóng che Tế bào quang điện Xu hướng giá thành pin quang điện Sản lượng PV trên thế giới Các nguyên tố quan trọng Cấu tạo và ký hiệu của nguyên tố silic Nguyên tử silic có 4 điện tử hóa trị, với ký hiệu thường dùng như hình bên phải. Mạng tinh thể silic Các nguyên tử silic tạo liên kết hóa trị với 4 nguyên tử lân cận theo cấu trúc tứ diện, tạo thành mạng tinh thể. Cấu trúc giản lược có dạng phẳng. Mức năng lượng Khoảng cách giữa vùng dẫn và vùng hóa trị xác định loại vật liệu: vật dẫn, bán dẫn, hay cách điện. Thế Fermi nằm giữa vùng dẫn và vùng hóa trị trong bán dẫn và cách điện. Hiệu ứng quang điện Khi các quang tử có năng lượng lớn hơn 1,12 eV bị silic hấp thụ, các điện tử có thể đủ năng lượng để | 408004 Năng lượng tái tạo Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1 nqnam@ Ch. 2: Năng lượng mặt trời . Tế bào quang điện . Đặc tính I-V của pin quang điện . Ảnh hưởng của hiện tượng bóng che Tế bào quang điện Xu hướng giá thành pin quang điện Sản lượng PV trên thế giới Các nguyên tố quan trọng Cấu tạo và ký hiệu của nguyên tố silic Nguyên tử silic có 4 điện tử hóa trị, với ký hiệu thường dùng như hình bên phải. Mạng tinh thể silic Các nguyên tử silic tạo liên kết hóa trị với 4 nguyên tử lân cận theo cấu trúc tứ diện, tạo thành mạng tinh thể. Cấu trúc giản lược có dạng phẳng. Mức năng lượng Khoảng cách giữa vùng dẫn và vùng hóa trị xác định loại vật liệu: vật dẫn, bán dẫn, hay cách điện. Thế Fermi nằm giữa vùng dẫn và vùng hóa trị trong bán dẫn và cách điện. Hiệu ứng quang điện Khi các quang tử có năng lượng lớn hơn 1,12 eV bị silic hấp thụ, các điện tử có thể đủ năng lượng để chuyển lên vùng dẫn, tạo ra điện thế. Khi điện tử trở về vùng hóa trị và tái hợp với ion dương, sẽ tạo ra một quang tử (nguyên tắc chế tạo diode phát quang – LED). Năng lượng trong silic bị chiếu sáng Khi chiếu sáng mạng tinh thể silic, sinh ra các ion dương trong mạng tinh thể, và tạo ra điện thế. Các ion có thể di chuyển nếu đường dẫn được hình thành (qua mạch tải). Năng lượng của quang tử E liên hệ với vận tốc c và bước sóng l: h là hằng số Planck (= 6, 34 ) Ví dụ Tìm bước sóng cực đại mà quang tử phải có để tạo được hiệu ứng quang điện trên mạng tinh thể silic. Giải: Để năng lượng tạo ra lớn hơn năng lượng vùng cấm, bước sóng phải nhỏ hơn bước sóng cực đại, cho bởi: Như vậy, ở các bước sóng dài hơn 1,11 mm, ánh sáng sẽ không tạo ra được hiệu ứng quang điện. Ngoài ra, mức năng lượng thừa của các bước sóng ngắn hơn cũng sẽ bị lãng phí. Vùng năng lượng có ích Bước sóng giới hạn của các vật liệu Các vật liệu khác nhau có khả năng chuyển hóa bằng hiệu ứng .