ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΖ: ΣΔΦ ΣΜΖΜΑ: ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΗΑ ΘΔΜΑ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ : ΦΩΣΟΒΟΛΣΑΪΚΑ ΤΣΗΜΑΣΑ

Transcript

1 1 ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΖ: ΣΔΦ ΣΜΖΜΑ: ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΗΑ ΘΔΜΑ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ : ΦΩΣΟΒΟΛΣΑΪΚΑ ΤΣΗΜΑΣΑ ΦΟΗΣΖΣΖ :ΑΡΒΑΝΗΣΗΓΖ ΓΔΧΡΓΗΟ Α.Δ.Μ 3391 ΔΠΗΒΛΔΠΧΝ ΚΑΘΖΓΖΣΖ: ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΗΓΖ ΥΑΡΑΛΑΜΠΟ Καβάια 2009

2 2 ΚΔΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΣΟ: ΣΑ ΦΩΣΟΒΟΛΣΑΙΚΑ ΤΣΗΜΑΣΑ 1.1. Οι εναλλακτικέσ ενεργειακέσ τιμέσ Σμ ιεβαθφηενμ ιένμξ ηδξ δθεηηνζηήξ εκένβεζαξ πανάβεηαζ απυ ιεβάθεξ εενιμδθεηηνζηέξ ηαζ οδνμδθεηηνζηέξ ιμκάδεξ πμο δ ζζπφξ ημοξ είκαζ ηδξ ηάλδξ ηςκ MW ή GW. Δπεζδή ηα ηαφζζια πμο ηαηακαθχκμοκ μζ παναπάκς ιμκάδεξ (πεηνέθαζμ, ηάναμοκμ, πονδκζηά οθζηά), βζα ηδκ παναβςβή ηδξ δθεηηνζηήξ εκένβεζαξ, ζοκέπεζα ελακηθμφκηαζ, ειθακίγεηαζ ημ πνυαθδια ηδξ ελεφνεζδξ ηάπμζαξ άθθδξ πδβήξ εκένβεζαξ, πμο εα ηαθφπηεζ ζημ ιέθθμκ ηζξ ακάβηεξ ηδξ ακενςπυηδηαξ ζε δθεηηνζζιυ. Σμ πνυαθδια πήνε ιεβαθφηενεξ δζαζηάζεζξ υηακ ηεηναπθαζζάζηδηε δ ηζιή ημο ανβμφ πεηνεθαίμο ημ 1973 ηαζ θίβμ ανβυηενα υηακ έβζκε πονδκζηυ αηφπδια ζημ πονδκζηυ ζηαειυ ηδξ Πεκζοθαακίαξ ημ 1979, πμο πνμηάθεζε αιθζαμθίεξ βζα ηδκ αζθαθή θεζημονβία ηςκ πονδκζηχκ εβηαηαζηάζεςκ. Μεηά απυ ηζξ ακςηένς ελεθίλεζξ δ ένεοκα ζηνάθδηε πνμξ ηδκ ακαγήηδζδ ιδ ελακηθήζζιςκ πδβχκ εκένβεζαξ υπςξ ηςκ ακέιςκ, ηςκ ηοιάηςκ, ηςκ ζεζζιχκ, ηδξ βεςεενιίαξ, ηδξ ηαφζδξ θοηζηχκ πνμσυκηςκ ηθπ. Ζ πδβή υιςξ πμο θάκδηε πζμ ζδακζηή απ' υθεξ ήηακ αοηή ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ. Ζ πνυμδμξ πμο ζδιεζχεδηε ιέπνζ ζήιενα, απυ ηδκ ιεθέηδ ηδξ εκενβεζαηήξ πδβήξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ, ήηακ ηαηαπθδηηζηή. Ήδδ άνπζζε δ εηιεηάθθεοζδ ηδξ βζα ηδ παναβςβή εενιυηδηαξ, βζα εένιακζδ κενμφ, πχνςκ, ηαεχξ ηαζ δθεηηνζηήξ εκένβεζαξ βζα μζηζαηέξ, αβνμηζηέξ ή αζμιδπακζηέξ πνήζδξ. ηδκ Δθθάδα ημ 10% ηδξ εκένβεζαξ πμο απαζηείηαζ βζα ηδ εένιακζδ κενμφ, ηαθφπηεηαζ απυ ηδκ εηιεηάθθεοζδ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ.

3 Η Φωτοβολταΰκή ενέργεια Σμ εκδζαθένμκ βζα ηδκ δθζαηή εκένβεζα ιεβάθςζε, υηακ αάζδ ημο θςημαμθηασημφ θαζκμιέκμο, δζαπζζηχεδηε δ πναηηζηή δοκαηυηδηα ηδξ εφημθδξ, άιεζδξ ηαζ απμδμηζηήξ ιεηαηνμπήξ ηδξ ζε δθεηηνζηή εκένβεζα ιε ηδκ ηαηαζηεοή θςημαμθηασηχκ βεκκδηνζχκ. Ζ ιέεμδμξ αοηή βζα ηδκ παναβςβή δθεηηνζηήξ εκένβεζαξ, έπεζ πμθθά πθεμκεηηήιαηα ηαζ εθάπζζηα ιεζμκεηηήιαηα. Αλαθέροσκε πρώηα ηα πιεολεθηήκαηα: 1. Ακακεχζζιδ ηαζ εθεοεένα δζαεέζζιδ εκενβεζαηή πδβή 2. Ηηακμπμζδηζηή απυδμζδ ιεηαηνμπήξ 3. πεηζηά εφημθδ ιέεμδμξ ηαηαζηεοήξ ηςκ δθζαηχκ ζημζπείςκ απυ πνχηεξ φθεξ πμο αθεμκμφκ 4. Μεβάθδ δζάνηεζα γςήξ ηςκ δθζαηχκ ζημζ πείςκ (20 ιε 30 πνυκζα πενίπμο) 5. Σα δθζαηά ζημζπεία επεζδή δεκ έπμοκ ηζκδηά ιένδ, δεκ απαζημφκ πανά ιυκμ ιία ελαιδκζαία επζεεχνδζδ. ε πενίπηςζδ αθάαδξ δ θεζημονβία απμηαείζηαηαζ εφημθα θυβς ηδξ ζπμκδοθςηήξ ιμνθήξ ηδξ θςημαμθηασηήξ δζάηαλδξ 6. Ζ θςημαμθηασηή ιεηαηνμπή δεκ πνμηαθεί νφπακζδ ζημ πενζαάθθμκ, μφηε ευνοαμ ή άθθδ εκυπθδζδ ηαζ δεκ δδιζμονβεί απυαθδηα ή άπνδζηα παναπνμσυκηα 7. Μπμνεί κα θεζημονβήζεζ ακελάνηδηα απυ ηεκηνζηά δθεη ηνζηά δίηηοα δζακμιήξ 8. Οζ θςημαμθηασημί ζηαειμί ιπμνμφκ κα θεζημονβμφκ ιε υζμ ιζηνή ζζπφ γδηδεεί 9. Ζ ακαθμβία ηδξ παναβυιεκδξ ζζπφμξ πνμξ ημ αάνμξ ηδ ξ δζάηαλδξ είκαζ ανηεηά ιεβάθδ, πενίπμο 100 W/Kg, πμο είκαζ ζδιακηζηή ζδζυηδηα βζα ηζξ δζαζηδιζηέξ εθανιμβέξ.

4 4 ηδ ζοκέπεζα ακαθένμοιε ηα ιεζμκεηηήιαηα: 1. Τρδθυ ηυζημξ ηαηαζηεοήξ ηςκ δθζαηχκ ζημζπείςκ 2. Γζα ηζξ πενζζζυηενεξ εθανιμβέξ απαζηείηαζ απμεήη εοζδ ηδξ παναβυιεκδξ δθεηηνζηήξ εκένβεζαξ, θυβς ηδξ αζηάεεζαξ ηαζ ηδξ ιεβάθδξ δζαηφιακζδξ ηδξ ζζπφμξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ. 3. Απαζηείηαζ δ πνδζζιμπμίδζδ ιεβάθςκ ζπεηζηά επζθακεζχκ, θυβς ηδξ ιζηνήξ ποηκυηδηαξ ηδξ ζζπφμξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ. Οζ θςημαμθηασηέξ βεκκήηνζεξ πςνίγμκηαζ ζε ηνεζξ ηαηδβμνίεξ ακάθμβα ιε ηζξ θεζημονβίεξ ημοξ ηαζ ημ ααειυ πμθοπθμηυηδηαξ: Σζξ απθέξ δζαηάλεζξ υπμο ηα δθζαηά ζημζπεία είκαζ ημπμ εεηδιέκα ζε ζηαεενά πθαίζζα ηαζ δέπμκηαζ ηδκ δθζαηή αηηζκμαμθία ιε ηδ θοζζηή ηδξ ποηκυηδηα ηαζ δζαηφιακζδ ζηδ δζάνηεζα ηδξ διέναξ. Σζξ δζαηάλεζξ ιε ηζκδηά πθαίζζα, υπμο ηα δθζαηά ζημζπεία δέπμκηαζ ηάεεηα ηδκ δθζαηή αηηζκμαμθία, αολάκμκηαξ έηζζ ηδκ απυδμζδ ημοξ ηαηά 50%. Σζξ δζαηάλεζξ υπμο πνδζζιμπμζμφκηαζ ζοβηεκηνςηζημ ί θαημί ή ηάημπηνα πμο ζηέθκμοκ ζοιποηκςιέκδ ηδκ δθζαηή αηηζκμαμθία. ' αοηέξ ηζξ δζαηάλεζξ ηα δθζαηά ζημζπεία ρφπμκηαζ, θυβς ηδξ εενιυηδηαξ πμο απμννμθμφκ Σύντομο ιςτορικό τησ φωτοβολταΰκήσ μετατροπήσ Ζ ηανδζά ηςκ θςημαμθηασηχκ βεκκδηνζχκ είκαζ ηα ΦΧΣΟΒΟΛΣΑΗΚΑ δθζαηά ζημζπεία (ή θςημζημζπεία ή δθζαηά ηφηηανα ή ηορεθίδεξ), δδθαδή δίμδμζ διζαβςβχκ ζε ιμνθή δίζημο, πμο υηακ εηηίεεκηαζ ζηδκ δθζαηή αηηζκμαμθία, εηδδθχκμοκ ιζα δζαθμνά δοκαιζημφ ακάιεζα ζηζξ δφμ υρεζξ ημοξ πμο είκαζ ηδξ ηάλδξ ημο 0,5-IV. Δπίζδξ δ ποηκυηδηα νεφιαημξ πμο δίκεζ έκα δθ ζαηυ ζημζπείμ ηοιαίκεηαζ απυ 20-40mA/cm 2 ηδξ επζθάκεζαξ ημο. ηδ ζοκέπεζα εα ακαθένμοιε ημοξ ηονζυηενμο ξ ζηαειμφξ ζηδκ

5 5 ελέθζλδ ηδξ θςημαμθηασηήξ ιεηαηνμπήξ. 1839: Παναηήνδζδ ημο θςημαμθηασημφ θαζκμιέκμο ζε ιεηαθθζηά δθεηηνυδζα ( Pe, Ag, ) αοεζζιέκα ζε δθεηηνμθφηεξ 1941: Καηαζηεοή ημο πνχημο δθζαημφ ζημζπείμο απυ Si 1952: Παναζηεοή ηαεανμφ πονζηίμο ιε ηδ ιέ εμδμ ηδξ ηδβιέκδξ γχκδξ 1954: Καηαζηεοή ημο δθζαημφ ζημζπείμο απυ Si ιε ζπδιαηζζιυ έκςζδξ ν - n ιε δζάποζδ πνμζιίλεςκ ηαζ ιε απυδμζδ 6%. 1958: Δηηυλεοζδ αιενζηακζημφ δμνοθυνμο ( VANGUARD I) ελμπθζζιέκμο ιε 6 ιζηνά ζημζπεία Si ζζπφμξ 5 mw. To ίδζμ έημξ εηημλεφεηαζ μαζεηζηυξ δμνοθυνμξ ιε απμηθεζζηζηή ηνμθμδμζία απυ δθζαηά ζημζπεία. 1959: Καηαζηεοή ημο δθζαημφ ζημζπείμο απυ Cds, ιε απυδμζδ 5% (HAMMOND) 1972: Καηαζηεοή ημο «ζχδμοξ» δθζαημφ ζημζπείμο Si, ιε απυδμζδ 14%. 1977: Καηαζηεοή ημο δθζαημφ ζημζπείμο απυ CaAs, ιε απυδμζδ 16%. 1981: Πηήζδ ημο αενμπθάκμο SOLAR CHALLENGER πάκς απυ ηδ Μάβπδ ελμπθζζιέκμο ιε δθζαηά ζημζπεία Si ζζπφμξ 2,7 KW. 1983: Έκανλδ ειπμνζηήξ θεζημονβίαξ ημο θςημαμθηασημφ ζηαειμφ ηδξ Βζηηνμαίθ, ζζπφμξ mw. 1984: Έκανλδ αζμιδπακζηήξ παναβςβήξ δθζαηχκ ζημζπείςκ ζηδκ Ηαπςκία απυ άιμνθμ πονίηζμ ιε απυδμζδ 5% Απόδοςη και κόςτοσ των ηλιακών ςτοιχείων οκηεθεζηήξ απυδμζδξ (δ) εκυξ θςημαμθηασημφ (θ/α) ζημζπείμο μνίγεηαζ μ θυβμξ ηδξ ιέβζζηδξ δθεηηνζηήξ ζζπφμξ πμο πανάβεζ ημ ζημζπείμ πνμξ ηδκ ζζπφ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ πμο δέπεηαζ ζηδκ επζθάκεζα ημο. Γζα ηδκ εηηίιδζδ ημο ηυζημοξ ηςκ δθζαηχκ ζημζπείςκ

6 6 πνδζζιμπμζείηαζ ζοιααηζηά μ υνμξ WATT αζπιήξ (Wp, PEAK WATT) πμο είκαζ δ εθάπζζηδ απαζημφιεκδ επζθάκεζα ημο ζημζπείμο βζα ηδκ παναβςβή δθεηηνζηήξ ζζπφμξ 1W υηακ δέπεηαζ δθζαηή αηηζκμαμθία ιε ποηκυηδηα ζζπφμξ 1 KW/m 2 π.π ηυζημξ δθζαημφ ζημζπείμο δνπ/ wp, ζδιαίκεζ υηζ ημ ηυζημξ εκυξ ή πενζζζμηένςκ δθζαηχκ ζημζπείςκ ιε ηυζδ ζοκμθζηή επζθάκεζα χζηε κα πανάβμοκ δθεηηνζηή ζζπφ 1 W υηακ εηηεεμφκ ζε αηηζκμαμθία ποηκυηδηαξ 1 KW/m 2, είκαζ δνπ. Ζ ζοκεπείξ πνυμδμξ πμο ζδιεζχκεηαζ ζηδκ ηαηαζηεοή ηςκ δθζαηχκ ζημζπείςκ, έπεζ ζακ απμηέθεζια 1 0κ ηδκ αφλδζδ ηδξ απυδμζδξ ηςκ ή μπμία πθδζζάγεζ πνμξ ημ 25% πμο είκαζ ιέβζζηδ εεςνδηζηή ηζιή ηαζ 2 μκ ηδ ιείςζδ ημο ηυζημοξ ηςκ, δ μπμία έθεακε ζηα $1.000/ wp ημ 1956, εκχ ημ 1985 ηαηέαδηε ιυθζξ ζηα $ 6 / wp. Με ηδ ιείςζδ ημο ηυζημοξ άνπζζακ ηαζ μζ επίβεζεξ εθανιμβέξ ηδ θ/α ιεηαηνμπήξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ, υπςξ δ δθεηηνζηή ηνμθμδυηδζδ ιζηνμζοζηεοχκ (νμθυβζα, οπμθμβζζηέξ ηζέπδξ, ναδζυθςκα) ηαζ απμιμκςιέκςκ εβηαηαζηάζεςκ (ηδθεπζημζκςκζαημί ακαιεηαδυηεξ, θάνμζ αβνμηζηέξ ακηθίεξ κενμφ ηθπ. ) Το παρόν και το μέλλον τησ φωτοβολταΰκήσ τεχνολογίασ Ο ιεβαθφηενμξ θ/α ζηαειυξ, ζζπφμξ 1 MW, ανίζηεηαζ ζημ Βζηηνμαίθ ηδξ Καθζθυνκζαξ ηαζ θεζημονβεί ιε επζηοπία απυ ημ 1983, ηνμθμδμηχκηαξ ημ ημπζηυ δθεηηνζηυ δίηηομ. ηδκ Δθθάδα δ ζοκμθζηή ζζπφξ αζπιήξ ηςκ θςημαμθηασηχκ εβηαηαζηάζεςκ θηάκεζ πενίπμο ηα 100 KWp. Ακαθοηζηυηενα οπάνπεζ έκαξ ζηαειυξ 50 KWp ζηδκ Αβία Ρμφιεθδ ηδξ Κνήηδξ ηαζ έκαξ δεφηενμξ ζζπφμξ 100 KW ζηδκ Κφεκμ. Δπίζδξ οπάνπμοκ 100 αηυιδ θ/α εβηαηαζηάζεζξ ιζηνήξ ζζπφμξ πμο δθεηηνμδμημφκ θάνμοξ, ηδθεπζημζκςκζαημφξ ακαιεηαδυηεξ, απμιμκςιέκεξ ηαημζηίεξ, ακηθδηζηά ζοβηνμηήιαηα, ζηάθδ ακαροπήξ ηθπ. Πανά ημ ιεβάθμ ηυζημξ ηςκ θ/α εβηαηαζηάζεςκ οπάνπμοκ πνμμπηζηέξ κα δθεηηνμδμηδεμφκ πενίπμο ιζηνμί μζηζζιμί ιε ζοκμθζηυ πθδεοζιυ ηαημίημοξ. Αηυια ιπμνεί κα

7 7 δθεηηνμδμηδεμφκ επαββεθι αηζηά ζηάθδ ή ακαροπήξ ι ήημοξ 8-15m, 800 θάνμζ, ζζδδνμδνμιζηέξ δζααάζεζξ πμ ο δεκ έπμοκ δθεηηνζηή ζήιακζδ ηθπ. Τπμθμβίγεηαζ υηζ ιέζα ζε δέηα ιε είημζζ πνυκζα ηα θ/α ζοζηήιαηα εα ηαθφπημοκ ζε πμθθέξ πχνεξ έκα ζδιακηζηυ πμζμζηυ (π.π ημ 10-20%) ηςκ ακαβηχκ ζε δθεηηνζηή εκένβεζα.

8 8 ΚΔΦΑΛΑΙΟ ΓΔΤΣΔΡΟ: ΟΙ ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ ΚΑΙ Η ΑΙΟΛΟ ρ - ε 2.1. Γενικά περί ημιαγωγών Όπςξ είκαζ βκςζηυ ηα ζηενεά ζχιαηα απυ απυρεςξ δθεηηνζηήξ αβςβζιυηδηαξ δζαηνίκμκηαζ: 1 μκ ε ηαθμφξ αβςβμφξ, υπςξ π.π. ηα ιέηαθθα, πμο αβςβζιυηδηα ημο μθείθεηαζ ζε έκα πμθφ ιεβάθμ ανζειυ απυ «Δθεφεενα» δθεηηνυκζα πμο ιπμνμφκ κα ιεηαηζκμφκηαζ ιε ανηεηή εοημθία ιέζα απυ ημ πθέβια ηςκ ζυκηςκ ηςκ ιεηάθθςκ. 2 ΰκ ε ιμκςηέξ ή ιμκςηζηά ζχιαηα, υπςξ π.π. δ πμνζεθάκδ, πμο δε δζαεέημοκ «εθεφεενα» δθεηηνυκζα. ε έκα ιμκςηζηυ ζχια, πναηηζηχξ υθα ηα δθεηηνυκζα είκαζ «δεζιεοιέκα», δδθαδή δεκ ιπμνμφκ κα απμζπαζεμφκ εφημθα απυ ηα άημια ηαζ ηα ιυνζα πμο ακήημοκ. Έηζζ δ αβςβζιυηδηα εκυξ ιμκςηζημφ είκαζ πναηηζηά ιδδεκζηή. 3 μκ Ακάιεζα ζηζξ δφμ παναπάκς αηναίεξ πενζπηχζεζξ οπάνπεζ ηαζ δ εκδζάιεζδ πενίπηςζδ. Ζ πενίπηςζδ ηςκ ΖΜΗΑΓΧΓΧΝ. Ζιζαβςβυξ. θμζπυκ, είκαζ έκα ζηενευ, ηνοζηαθθζηυ ηαηά ηακυκα ζχια, πμο πανμοζζάγεζ ιζα ηάπμζα αβςβζιυηδηα, πμθφ ιζηνυηενδ ιεκ απυ ηδκ αβςβζιυηδηα εκυξ ιεηάθθμο, ιεβαθφηενδ υιςξ απυ έκα ηαθυ ιμκςηζηυ. Ζ αβςβζιυηδηα αοηή, μθείθεηε ζημ βεβμκυξ υηζ ηα ζχιαηα αοηά πενζέπμοκ έκα μνζζιέκμ πθήεμξ απυ «εθεφεενα» δθεηηνυκζα ακ ηαζ υπζ ιεβάθμ. Με ηδκ επίδναζδ ιζαξ ελςηενζηήξ ηάζεςξ μ διζαβςβυξ δζαννέεηε απυ έκα αζεεκέξ νεφια. Ο ηνυπμξ ζπδιαηζζιμφ ημο νεφιαημξ είκαζ πζμ πμθφπθμημξ απυ υηζ ζηα ιέηαθθα.

9 9 Ανηεί κα πμφιε υηζ, ημ νεφια δεκ ζπδιαηίγεηαζ ζηδκ πναβιαηζηυηδηα, ιυκμ απυ ιεηαηίκδζδ «εθεφεενςκ» δθεηηνμκίςκ, πμο είκαζ, υπςξ λένμοιε, θμνείξ ανκδηζημφ δθεηηνζζιμφ, αθθά ηαζ απυ ιεηαηίκδζδ άθθςκ ζδζυηοπςκ ΘΔΣΗΚΧΝ ΦΟΡΔΧΝ ηςκ ΟΠΧΝ. Δπίζδξ παναηηδνίγμκηαζ απυ ηζξ παναηάης ζδζάγμοζεξ ζδζυηδηεξ: α. Ζ αβςβζιυηδηα ημοξ αολάκεζ ιε ηδκ εενιμηναζία ηςκ, ακηίεεηα δδθαδή ιε υηζ ζοιααίκεζ ζηα ιέηαθθα, ιέπνζ έκα υνζμ αέααζα. α. Ζ αβςβζιυηδηα ημοξ ελανηάηαζ πμθφ απυ ηδκ πδιζηή ηαεανυηδηα ημοξ. Μζηνή πμζυηδηα μνζζιέκςκ πνμζιίλεςκ αολάκεζ εεαιαηζη ά ηδκ αβςβζιυηδηα ηςκ. Σμοξ διζαβςβμφξ ημοξ δζαηνίκμοιε ζε: - ΑΤΣΟΣΔΛΔΗ ηαζ ζε - ΖΜΗΑΓΧΓΟΤ ΠΡΟΜΗΞΔΧΝ Ελεύθερα ηλεκτρόνια και οπέσ Σα εθεοεενςιέκα δθεηηνυκζα πενζθένμκηαζ άηαηηα ζημ ζχια, βζα υζμ πνυκμ έπμοκ αολδιέκδ εκένβεζα. Όηακ ιεζςεεί δ εκένβεζα ημοξ, ηυηε επζζηνέθμοκ ζηδκ ηεκή εέζδ (πμο μκμιάγεηαζ μπή ), εκυξ αηεθμφξ δεζιμφ ηαζ παφμοκ κα είκαζ εθεφεενα. Μζα μπή θμζπυκ ιπμνεί κα ηαθοθεεί απυ ηάπμζμ εθεφεενμ δθεηηνυκζμ. Μπμνεί υιςξ κα ηαθοθεεί ηαζ απυ έκα δθεηηνυκζμ ζεέκμοξ απυ έκα βεζημκζηυ πθήνδ δεζιυ, δδιζμονβχκηαξ έηζζ ιζα κέα μπή, ηδκ μπμία ζηδ ζοκέπεζα είκαζ δοκαηυκ κα ηαθφρεζ έκα άθθμ δθεηηνυκζμ ζεέκμοξ. Παναηδνείηαζ έηζζ ιζα ηίκδζδ μπχκ πμο είκαζ άηαηηδ, βζαηί είκαζ ηοπαίμ απυ πμζμ βεζημκζηυ δεζιυ εα ηαθφπηεηαζ δ ηάεε μπή. Όηακ υιςξ επζαθδεεί έκα ελςηενζηυ δθεηηνζηυ πεδίμ, είκαζ πζεακυηενμ υηζ ημ δθεηηνυκζμ εα έθεεζ απυ ηδκ πθεονά πμο εοκμείηαζ απυ ημ πεδίμ. Απυ ηδκ ακηίεεηδ πθεονά ζοκεπάβεηαζ υηζ εα έπμοιε ηίκδζδ μπήξ πμο εα δδιζμονβεί δθεηηνζηυ νεφια. Ζ μπή είκαζ οπμεεηζηή μκηυηδηα πμο εεςνείηαζ υηζ έπεζ ίδζα ιάγα ιε ημ δθεηηνυκζμ αθθά εεηζηυ θμνηίμ.

10 Η ενεργειακή διέγερςη των ημιαγωγών Σα θ/α ζημζπεία ηαηαζηεοάγμκηαζ απυ διζαβςβμφξ πμο είκαζ ηεηναζεεκή ζημζπεία, υπςξ ημ πονίηζμ ηαζ ημ βενιάκζμ ή πδιζηέξ εκχζεζξ υπςξ ημ ανζεκζμφπμ ηάθθζμ ηαζ ημ εεζμφπμ ηάδιζμ. Οζ διζαβςβμί ζοιπενζθένμκηαζ ζακ ιμκςηέξ υηακ δ εενιμηναζία ημοξ ηαηέαεζ ημκηά ζημ απυθοημ ιδδέκ. Γδθαδή, ηυηε δε δζαεέημοκ δθεηηνζηή αβςβζιυηδηα. Όηακ υιςξ μζ διζαβςβμί εηηεεμφκ ζε εενιυηδηα ή ζε αηηζκμαμθία ηυηε δ εενιζηή εκένβεζα ιπμνεί κα εθεοεενχζεζ απυ έκα δθεηηνυκζμ ζεέκμοξ ζε ιενζημφξ απυ ημοξ δεζιμφξ ημο ζχιαημξ. Σα εθεοεενςιέκα αοηά δθεηηνυκζα απμιαηνφκμκηαζ απυ ημ δεζιυ ημοξ, πάνδ ζηδκ ηζκδηζηή εκένβεζα πμο απυηηδζακ απυ ηδ εενιυηδηα ηαζ βίκμκηαζ εοηίκδημζ θμνείξ ημο δθεηηνζζιμφ, δίκμκηαξ ζημκ διζαβςβυ ιζα αλζυθμβδ δθεηηνζηή αβςβζιυηδηα Επαναςύνδεςη και διέγερςη των φορέων Δπακαζφκδεζδ ηςκ θμνέςκ ηαθείηαζ μ ιδπακζζιυξ ηδξ ηαοηυπνμκδξ ελαθάκζζδξ εκυξ εθεφεενμο δθεηηνμκίμο ηαζ ιζαξ μπήξ (δδθ. δ παβίδεοζδ εκυξ εθεφεενμο δθεηηνμκίμο ζε ιζα μπή). Άιεζμ εκενβεζαηυ δζάηεκμ, έπμοιε υηακ, ηαηά ηδκ θςημκζηή δζέβενζδ ιε ηδκ επίδναζδ ηδξ αηηζκμαμθίαξ, ημ εθεφεενμ δθεηηνυκζμ ηαζ δ μπή πμο δδιζμονβμφκηαζ ηαοημπνυκςξ έπμοκ ηδκ ίδζα μνιή, ηαζ επμιέκςξ βίκεηαζ εφημθα δζέβενζδ, υηακ έκα ηαηάθθδθμ θςηυκζμ ζοκακηήζεζ έκα δθεηηνυκζμ ζεέκμοξ Αυτοτελείσ ημιαγωγοί ημοξ ΑΤΣΟΣΔΛΔΗ διζαβςβμφξ: Έκαξ ηέημζμξ διζαβςβυξ θυβς ηδξ ιεβάθδξ πδιζηήξ ηαεανυηδηαξ εεςνδηζηά δεκ δζαεέηεζ «εθεφεενα» δθεηηνυκζα δζυηζ ηα ελςηενζηά δθεηηνυκζα ηςκ αηυ ιςκ είκαζ δεζιεοιέκα ιε πδιζημφξ δεζιμφξ.

11 11 ηδκ πναβιαηζηυηδηα υιςξ οπάνπμοκ δζάθμνεξ αζηίεξ πμο ζοκηεθμφκ χζηε ιενζηά δθεηηνυκζα ακ ηαζ μθζβάνζεια, κα εθεοεενχκμκηαζ ηαζ κα ζοιπενζθένμκηαζ ζακ εθεφεενα. Έηζζ μ ΑΤΣΟΣΔΛΖ διζαβςβυξ δεκ είκαζ ηεθείςξ ΜΟΝΧΣΗΚΟ, αθθά πανμοζζάγεζ ιζα ιζηνή αβςβζιυηδηα, πμο ηδκ θέιε ΔΝΓΟΓΔΝΖ ΑΓΧΓΗΜΟΣΖΣΑ. Ζ φπανλδ ηδξ αβςβζιυηδηαξ μθείθεηαζ ζηζξ αζηίεξ πμο βεκκμφκ εθεφεενα δθεηηνυκζα. 1 μκ Πνχηδ ααζζηή αζηία βέκκδζδξ εθεφεενςκ δθεηηνμκίςκ είκαζ ημ βεβμκυξ υηζ ηα άημια ημο ηνοζηαθθζημφ ημο πθέβιαημξ δεκ είκαζ αηίκδηα, αθθά ανίζημκηαζ ζε δζανηή ΘΔΡΜΗΚΖ ΚΗΝΖΖ δ μπμία ζε μνζζιέκδ ζηζβιή βζα ηάπμζμ άημιμ ημο ιπμνεί κα βίκεζ ηυζμ έκημκδ πμο μ πδιζηυξ δεζιυξ εκυξ ελςηενζημφ ΖΛΔΚΣΡΟΝΗΟΤ ημο αηυιμο κα ιπμνεί κα «ζπάζεζ», ηαζ ημ δθεηηνυκζμ κα εθεοεενςεεί. 2 μκ Άθθμξ ηνυπμξ είκαζ ακ θςηίγμοιε ημκ διζαβςβυ ιε ηάπμζμ είδμξ θςηυξ (π.π. ιε μναηυ θςξ). Όπςξ λένμοιε, ημ θςξ είκαζ αηηζκμαμθία, δδθαδή εκένβεζα, ηαζ απμηεθείηαζ απυ πθήεμξ ιζηνχκ ζςιαηζδίςκ εκένβεζαξ πμο μκμιάγμκηαζ ΦΧΣΟΝΗΑ. Όηακ, θμζπυκ, έκα ελςηενζηυ δθεηηνυκζμ απμννμθήζεζ ηδκ εκένβεζα εκυξ ηαηάθθδθμο θςημκίμο, ιπμνεί κα εθεοεενςεεί. Έπμοιε έηζζ ημ θεβυιεκμ ΦΧΣΟΖΛΔΚΣΡΗΚΟ ηνυπμ παναβςβήξ εθεφεενςκ δθεηηνμκίςκ. Σα εθεφεενα δθεηηνυκζα ιπμνμφκ, οπυ ηδκ επίδναζδ ιζαξ ελςηενζηήξ ηάζεςξ, κα ζπδιαηίζμοκ ΖΛΔΚΣΡΗΚΟ ΡΔΤΜΑ. αοηυ ημ ΡΔΤΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΝΗΧΝ πνμζηίεεηαζ ηαζ έκα άθθμ νεφια πμο δ φπανλδ ημο Γε θαίκεηαζ ιε πνχηδ ιαηζά. Να δμφιε πχξ δδιζμονβείηαζ αοηυ ημ άθθμ νεφια. Όηακ έκα δθεηηνυκζμ ζπάγεζ ημ πδιζηυ δεζιυ ημο ηαζ εθεοεενχκεηαζ, αθήκεζ πίζς ημο ιζα άδεζα εέζδ, ιζα "ΟΠΖ" υπςξ θέιε. Σμ δε άημιμ πμο πάκεζ αοηυ ημ δθεηηνυκζμ βίκεηαζ έκα ΘΔΣΗΚΟ ΗΟΝ, ηαζ ηείκεζ κα ανπάλεζ ημ δθεηηνυκζμ πμο ημο θείπεζ βζα κα ζοιπθδνχζεζ ημκ "άδεζμ"

12 12 πδιζηυ ημο δεζιυ ηαζ κα βονίζεζ ζηδκ μοδέηενδ ηαηάζηαζδ. ' αοηυ αμδεείηαζ απυ ηδκ ΘΔΡΜΗΚΖ ηίκδζδ ηςκ βεζημκζηχκ ημο αηυιςκ. Έηζζ, έκα δθεηηνυκζμ εκυξ βεζημκζημφ αηυιμο δεκ ανβεί κα ηνααδπηεί απυ ημ ΘΔΣΗΚΟ ΗΟΝ ( δδθαδή απυ ημ άημιμ πμο έπεζ ιζα " ΟΠΖ " άδεζα. ηδκ "ΟΠΖ" αοηή έθηεηαζ έκα άθθμ δθεηηνυκζμ πμο αθήκεζ πάκηα πίζς ημο ιζα κέα "ΟΠΖ" η.μ.η.). Μζα "ΟΠΖ" ακηζπνμζςπεφεζ έκα ΚΗΝΟΤΜΔΝΟ ΦΟΡΔΑ ΘΔΣΗΚΟΤ δθεηηνζζιμφ, ημ ίδζμ υπςξ έκα εθεφεενμ δθεηηνυκζμ είκαζ έκαξ ΑΡΝΖΣΗΚΟ ΦΟΡΔΑ. ΠΡΟΟΥΖ υιςξ ακ ιδκ ΤΓΥΔΟΤΜΔ ηζξ "ΟΠΔ" ιε ηα ΘΔΣΗΚΑ ΗΟΝΣΑ. Tζξ "ΟΠΔ" ιπμνμφιε κα ηζξ θακηαζημφιε ζακ θμνείξ εεηζημφ δθεηηνζζιμφ πμο έπμοκ απαναίηδηα ιζα μνζζιέκδ εοηζκδζία ηαζ ΜΔΣΑΚΗΝΟΤΝΣΑΗ ηαηά δζεφεοκζδ ΑΝΣΗΘΔΣΖ πνμξ ηδκ δζεφεοκζδ ηςκ δθεηηνμκίςκ. Τπυ ηδκ επίδναζδ ιζαξ ελςηενζηήξ πδβήξ δεκ έπμοιε ιυκμ ιεηαηίκδζδ δθεηηνμκίςκ πνμξ ημ εεηζηυ πυ θμ ηδξ ελςηενζηήξ πδβήξ, αθθά έπμοιε ζοβπνυκςξ ηαζ ακηίεεηδ ιεηαηίκδζδ ηςκ εεηζηχκ ΟΠΧΝ πνμξ ημκ ανκδηζηυ πυθμ ηδξ πδβήξ. Σέημζεξ ακηίεεηεξ ιεηαηζκήζεζξ ακηζεέηςκ θμνέςκ ζπδιαηίγμοκ νεφιαηα πμο πνμζηίεεκηαζ. Έηζζ ημ ζοκμθζηυ νεφια ημο διζαβςβμφ είκαζ ημ ΑΘ ΡΟΗΜΑ εκυξ νεφιαημξ δθεηηνμκίςκ ηαζ εκυξ νεφιαημξ ΟΠΧΝ. Σμ ζοκμθζηυ νεφια είκαζ αέααζα αζεεκέξ, ακηζζημζπεί υιςξ ζε ιζα μνζζιέκδ ΜΗΚΡΖ ΑΓΧΓΗΜΟΣΖΣΑ ημο διζαβςβμφ πμο ηδκ μκμιάγμοιε ΔΝΓΟΓΔΝΖ ΑΓΧΓΗΜΟΣΖΣΑ πμο αολάκεζ ιε ηδ εενιυηδηα. Οζ ΑΤΣΟΣΔΛΔΗ διζαβςβμί δδθαδή μζ πδιζηχξ ηαεανμί διζαβςβμί πανμοζζάζμοκ ιυκμ εκδμβεκή αβςβζιυηδηα.

13 Ημιαγωγοί προςμίξεωσ Ζιζαβςβμί πνμζιίλεςξ ηαθμφκηαζ αοημί πμο μθείθμοκ ηδκ αβςβζιυηδηα ημοξ ζε θμνείξ πμο πνμένπμκηαζ ηονίςξ απυ πνμζιίλεζξ. Οζ διζαβςβμί πνμζιίλεςξ πενζέπμοκ ζημ ηνοζηαθθζηυ ημοξ πθέβια 1 άημ ιμ λέκδξ πδιζηήξ πνμζιίλεςξ ζε 10 8 άημια ημο διζαβςβμφ. Μζα ηέημζα πνυζιζλδ είκαζ αέααζα ζπεηζηά πμθφ ιζηνή αθθά ανηεηή βζα κα πνμηαθέζεζ ιζα ζδιακηζηή αφλδζδ ηδξ αβςβζιυηδηαξ ημο διζαβςβμφ ηαζ κα αθθάλεζ ηζξ ζδζυηδηεξ ημ ο. Οζ λέκεξ πνμζιίλεζξ πνμηαθμφκ ηδκ ειθάκζζδξ ιζαξ ΔΞΧΓΔΝΟΤ αβςβζιυηδηαξ, ηαζ ηαεζζημφκ ημοξ διζαβςβμφξ πνμζιίλεςξ πμθφ εκδζαθένμκηεξ βζα πναηηζηέξ εθανιμβέξ. Δίπαιε υηζ ζ' αοημφξ ημοξ διζαβςβμφξ θυβς πνμζιίλεςκ έπμοιε ειθάκζζδ ιζαξ ΔΞΧΓΔΝΟΤ ΑΓΧΓΗΜΟΣΖΣΑ πμο ημοξ ηαεζζημφκ πμθφ εκδζαθένμκηεξ απυ πναηηζηήξ πθεονάξ. Οζ πνμζιίλεζξ πμο πνμζηίεεκηαζ ζοκήεςξ ζημοξ διζαβςβμφξ αοημφξ βζα κα νοειίζμοκ ηζξ ζδζυηδηεξ ημοξ είκαζ δφμ εζδχκ. 1 Υδιζηά ζημζπεία πνμζιίλεςξ, πμο ηα άημια ημοξ έπμοκ 5 ελςηενζηά δθεηηνυκζα ΘΔΝΟΤ (πεκηαζεεκή ζημζπεία) πμο ακήημοκ ζηδκ μιάδα V ημο πενζμδζημφ ζοζηήιαημξ. Σέημζα ζημζπεία είκαζ: - ΦΧΦΟΡΟ (Ρ) - ΣΟ ΑΡΔΝΗΟ (As) - ΣΟ ΑΝΣΗΜΟΝΗΟ (Sb) ηθπ. 2 Υδιζηά ζημζπεία πνμζιίλεςξ πμο ηα άημια ημοξ έπμοκ 3 ελςηενζηά δθεηηνυκζα ΘΔΝΟΤ (ηνζζεεκή ζημζπεία) ακήημοκ ζηδκ μιάδα III ημο πενζμδζημφ ζοζηήιαημξ υπςξ: - ΣΟ ΒΟΡΗΟ (Β) - ΣΟ ΑΡΓΗΛΗΟ ή ΑΛΟΤΜΗΝΗΟ ( ΑΗ) - ΣΟ ΓΑΛΛΗΟ (Ga) ηθπ.

14 14 Αξ δμφιε ημ ιδπακζζιυ ειθάκζζδξ ηδξ ελςβεκμφξ αοηήξ αβςβζιυηδηαξ. Η. ηδκ πενίπηςζδ πνμζιίλεςξ ιε ζημζπείςκ ελςηενζηχκ δθεηηνμκίςκ ζεέκμοξ ζημ άημιμ ημο, 4 ιυκμ δθεηηνυκζα απαζπμθμφκηαζ ιε πδιζημφξ δεζιμφξ ιε άημια ημο ααζζημφ διζαβςβμφ. Έηζζ ιέκεζ έκα δθεηηνυκζμ πμο πμθφ εφημθα βίκεηαζ εθεφεενμ. Άνα ηάεε άημιμ ημο ζημζπείμο πνμζιίλεςξ δίκεζ έκα εθεφεενμ δθεηηνυκζμ. Γζ' αοηυ ημ θυβμ ηα άημια πεκηαζεεκμφξ ζημζπείμο πνμζιίλεςξ θέβμκηαζ ΓΟΣΔ (δίκμοκ δθεηηνυκζα). Ζ δε ιεηαηίκδζδ ηςκ εθεφεενςκ δθεηηνμκίςκ απυ ημοξ δυηεξ αολάκεζ ζδιακηζηά ηδκ αβςβζιυηδηα ημο διζαβςβμφ ιε πεκηαζεεκή πνυζιζλδ. Δπεζδή ηα δθεηηνυκζα θένμοκ ΑΡΝΖΣΗΚΟ ΖΛΔΚΣΡΗΜΟ έκαξ διζαβςβυξ ιε δυηεξ (ιε πεκηαζεεκή πνυζιζλδ ) θέβεηαζ ΖΜΗΑΓΧΓΟ "ηφπμο n ". Ζιζαβςβυξ ηφπμο δ τήκα ΠΡΟΟΥΖ. Πνέπεζ κα ζδιεζχζμοιε υηζ δ αβςβζιυηδηα μθείθεηαζ ηχνα πθέμκ απμηθεζζηζηά ζημκ εκενβυ νυθμ πμο παίγμοκ μζ δυηεξ ( δδθαδή ημ οθζηυ πνμζιίλεςξ ) ζημοξ μπμίμοξ ηαζ μθείθεηαζ δ αφλδζδ ηδξ αβςβζιυηδηαξ. Ο ααζζηυξ διζαβςβυξ παίγεζ έκα παεδηζηυ νυθμ ηαζ δεκ παίνκεζ ιένμξ ζημ ιδπακζζιυ ηδξ αβςβζιυηδηαξ. Π. ηδκ πενίπηςζδ πνμζιίλεςξ ιε ηνζζεεκή ζημζπεία ηα πνάβιαηα

15 15 ακηζζηνέθμκηαζ. Σα 3, ιυκμ, ελςηενζηά δθεηηνυκζα ημο αηυιμο ημο ζημζπείμο πνμζιίλεςξ δεκ επανημφκ βζα κα ζοιπθδνχζεζ ημοξ δεζιμφξ ιε βεζημκζηά άημια ημο ααζζημφ διζαβςβμφ. Έηζζ ημ άημιμ πνμζιίλεςξ ηείκεζ κα πνμζθάαεζ ημ δθεηηνυκζμ πμο ημο θείπεζ απυ ηάπμζμ άθθμ ημκηζκυ άημιμ ημο ααζ ζημφ διζαβςβμφ, πμο ημ πεηοπαίκεζ ιε ιεβάθδ εοημθία. Συηε υιςξ ημ δθεηηνυκζμ αοηυ αθήκεζ πίζς ημο ιζα "ΟΠΖ" δ μπμία ιεηαηζκείηαζ παναπένα, υπςξ ζηδκ πενίπηςζδ ηδξ εκδμβεκμφξ αβςβζιυηδηαξ. Ζ αβςβζιυηδηα εκυξ ηέημζμο διζαβςβμφ (δδθαδή ιε πνυζιζλδ ηνζζεεκμφξ ζημζπείμο) μθείθεηε ζπεδυκ απμηθεζζηζηά ζε ιεηαηίκδζδ "ΟΠΧΝ " ιε ΘΔΣΗΚΟ θμνηίμ ηαζ βζ' αοηυ μ ΖΜΗΑΓΧΓΟΗ αοηυξ θέβεηαζ "ηφπμο ν ". Ζιζαβςβυξ ηφπμο ν τήκα ΠΡΟΟΥΖ. Δίκαζ δοκαηυ έκαξ διζαβςβυξ κα πενζέπεζ ΓΟΣΔ ηαζ ΑΠΟΓΔΚΣΔ. Ακ μζ ΓΟΣΔ είκαζ πενζζζυηενμζ απυ ημοξ απμδέηηεξ δ διζαβςβυξ έπεζ ζδζυηδηεξ, "ηφπμο n", εκχ, ακ πενζζζεφμοκ ΑΠΟΓΔΚΣΔ έπμοιε διζαβςβυ "ηφπμο ν". ημ ιεηαλφ δ πνυζιζλδ ιε ημ ιζηνυηενμ πμζμζηυ πνμθακχξ ελμοδεηενχκεηαζ απυ ηδκ ακηίεεηδ ζζπονυηενδ πνυζιζλδ.

16 Οι ενεργειακέσ ζώνεσ ςτουσ ημιαγωγούσ Απυ ηδκ άπμρδ ηδξ δθεηηνζηήξ ζοιπενζθμνάξ, ιπμνμφιε κα εεςνήζμοιε ηα δθεηηνυκζα ηςκ διζαβςβχκ ηαζ βεκζηά ηςκ ζςιάηςκ ζακ κα ακήημοκ ζε ηνεζξ δζαθμνεηζηέξ ηαηδβμνίεξ. 1. Ζ ιία είκαζ ηα "εθεφεενα" δθεηηνυκζα, πμο δζαεέημοκ ανηεηή εκένβεζα χζηε κα έπμοκ απμζπαζεεί απυ ημοξ πδιζημφξ δεζιμφξ ημο ζχιαημξ. 2. Ζ δεφηενδ ηαηδβμνία είκαζ ηα δθεηηνυκζα ζεέκμοξ ηςκ αηυιςκ πμο ζπδιαηίγμοκ ημοξ πδιζημφξ δεζιμφξ ηαζ ηα μπμία ιπμνμφκ κα ηζκδεμφκ ιυκμ πνμξ ηζξ μπέξ βεζημκζηχκ ημοξ δεζιχκ ή κα ακηαθθάλμοκ εέζεζξ ιε άθθα δθεηηνυκζα ζεέκμοξ βεζημκζηχκ δεζιχκ. 3. Σέθμξ, οπάνπμοκ ηαζ ηα δθεηηνυκζα ηςκ εζςηενζηχκ ζημζαάδςκ ηςκ αηυιςκ πμο είκαζ πμο θζβυηενμ εκενβά, δεκ ζοιιεηέπμοκ ζε ιδπακζζιμφξ αβςβζιυηδηαξ. ' έκα δζάβναιια ηζιχκ εκένβεζαξ, μζ εκενβεζαηέξ ζηάειεξ ηςκ δθεηηνμκίςκ ζεέκμοξ ηςκ αηυιςκ ημο ζχιαημξ ηαεχξ δζαθένμοκ πμθφ θίβμ ιεηαλφ ημοξ, ζπδιαηίγμοκ ιζα εκενβεζαηή γχκδ, πμο μκμιάγεηαζ ΕΧΝΖ ΘΔΝΟΤ. Ακηίζημζπα μζ εκένβεζεξ ηςκ εθεφεενςκ δθεηηνμκίςκ πμο είκαζ οπεφεοκα βζα ηδκ εηδήθςζδ δθεηηνζηήξ αβςβζιυηδηα ξ, ζπδιαηίγμοκ, ηδκ ΕΧΝΖ ΑΓΧΓΗΜΟΣΖΣΑ. Ζ απυζηαζδ ακάιεζα ζηζξ δφμ γχκεξ, δδθαδή δ δζαθμνά ιεηαλφ ηδξ εκένβεζαξ ημο θζβυηενμο εκενβμφ απυ ηα εθεφεενα δθεηηνυκζα, ζημκ ποειέκα ηδξ γχκδξ αβςβζιυηδηαξ, ηαζ ημο πενζζζυηενμ εκενβμφ απυ ηα δεζιεοιέκα δθεηηνυκζα ζηδκ ημνοθή ηδξ γχκδξ ζεέκμοξ, μκμιάγεηαζ εκενβεζαηυ δζάηεκμ ή ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΟ ΥΑΜΑ (β) Δίκαζ θακενυ υηζ ημ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΟ ΥΑΜΑ ακάιεζα ζηδ γχκδ ζεέκμοξ ηαζ ζηδ γχκδ αβςβζιυηδηαξ εηθνάγεζ ηδκ εθάπζζηδ απαζημφιεκδ εκένβεζα βζα ηδ δζέβενζδ ημο δθεηηνμκίμο ζεέκμοξ, χζηε κα ιεηαηναπεί ζε εθεφεενμ δθεηηνυκζμ, ιε ηαοηυπνμκδ δδιζμονβία ιζαξ μπήξ.

17 17 τήκα Σμ δζάβναιια ηςκ εκενβεζαηχκ γςκχκ ζημοξ διζαβςβμφξ. Κάης απυ ηδ γχκδ ζεέκμοξ είκαζ μζ εκενβεζαηέξ γχκεξ ηςκ δθεηηνμκίςκ ηςκ εζςηενζηχκ ζημζαάδςκ ηςκ αηυιςκ. ημοξ διζαβςβμφξ, ημ εκενβεζαηυ δζάηεκμ Eg θηάκεζ ιέπνζ πενίπμο 2,5 ev. Σα ζχιαηα ιε ιεβαθφηενμ εκενβεζαηυ δζάηεκμ παναηηδνίγμκηαζ ςξ ιμκςηέξ. οκήεςξ ζοιαμθίγμοιε ηδκ εκένβεζα ηδξ ημνοθήξ ηδξ γχκδξ ζεέκμοξ ιε Δκ, ηδκ εκένβεζα ημο ποειέκα ηδξ γχκδξ αβςβζιυηδ ηαξ ιε Es ηαζ ημ εκενβεζαηυ πάζια ιε Eg. Οζ ηζιέξ ηδξ εκένβεζαξ ηςκ δθεηηνμκίςκ ζε ηάεε ζχια είκαζ πενζμνζζιέκεξ ιέζα ζηζξ εκενβεζαηέξ γχκεξ. Γδθαδή, ζ' έκα απμθφηςξ ηαεανυ πθέβια πςνίξ ηαευθμο πνμζιίλεζξ ηαζ ιε ηέθεζμ ηνοζηαθθζηυ πθέβια, δεκ οπάνπμοκ δθεη ηνμκζηέξ ζηάειεξ ζημ δζάηεκμ ακάιεζα ζηζξ δφμ γχκεξ πμο ακαθέναιε ηαζ έηζζ δ πενζμπή ιεηαλφ Δκ ηαζ Es απμηεθεί ιζα απαβμνεοιέκδ εκενβεζαηή γχκδ βζα ηα δθεηηνυκζα Επαφή ημιαγωγών Σα δζάθμνα είδδ διζαβςβχκ πνμζιίλεςξ δεκ έπμοκ απυ ιυκα ημοξ ηαιία ζδζαίηενδ πνδζζιυηδηα, υηακ ηα παίνκμοιε ημ ηαεέκα λεπςνζζηά. Ζ πνδζζιυηδηα ημοξ θακενχκεηαζ υηακ πάνμοιε έκακ διζαβςβυ "ηφπμο ν" ηαζ έκα άθθμ "ηφπμο n" ηαζ ημοξ θένμοιε ζε ζηεκή επαθή

18 18 ιεηαλφ ημοξ, χζηε κα ζπδιαηίζμοκ ΜΠΛΟΚ. Έ κα ηέημζμ ιπθμη ημ μκμιάγμοιε "ΔΠΑΦΖ ν - n". Σμ πάπμξ επαθήξ, υπμο βίκεηαζ ημ πέναζια απυ ημ ηιήια ν ζημ ηιήια n είκαζ ηδξ ηάλεςξ ημο εκυξ ιζηνμφ (10" ιέηνμο). Αξ δμφιε ηάπςξ θεπημιενέζηενα ηζξ ζδζυηδηεξ ιζαξ ηέημζαξ επαθήξ. Θεςνμφιε ιζα ηέημζα επαθή ιυκδ ηδξ. Υςνίξ δδθαδή κα ηδκ ζοκδέζμο ιε ζημοξ πυθμοξ ιζαξ ελςηενζηήξ πδβήξ. p - + n τήκα Δπαθή ν - n (δζάποζδ θμνέςκ ιέζα απυ ηδκ επαθή) Παν 1 υθμ υηζ δεκ οπάνπεζ ελςηενζηή πδβή, ςζηυζμ μνζζιέκα εθεφεενα δθεηηνυκζα πενκμφκ απυ ηδκ πενζμπή n ζηδκ πενζμπή ν, δζαζπίγμκηαξ ηδκ επαθή, εκχ ιενζηέξ ΟΠΔ πενκμφκ απυ ηδκ πενζμπή ν ζηδκ πενζμπή δ. Αοηυ ημ πέναζια θμνέςκ ζδξ ακηίεεηεξ πενζμπέξ μκμιάγεηαζ ΓΗΑΥΤΖ. Ζ ΓΗΑΥΤΖ έπεζ ηα ελήξ απμηεθέζιαηα: Οζ δφμ πθεονέξ ηδξ επαθήξ θμνηίγμκηαζ ιε ακηίεεηα θμνηία. Έηζζ ακάιεζα ζηζξ δφμ πενζμπέξ ημο διζαβςβμφ ακαπηφζζεηαζ ιζα ΖΛΔΚΣΡΗΚΖ ΣΑΖ ( έκα είδμξ εζςηενζηήξ δθεηηνεβενηζηήξ δφκαιδξ). Ζ εζςηενζηή δθεηηνεβενηζηή αοηή δφκαιδ ΖΔΓ) υιςξ έπεζ ηέημζα θμνά χζηε κα ακηζηίεεηαζ ζηδκ παναπένα δζάποζδ θμνέςκ ιε ηδ δδιζμονβία εκυξ δθεηηνμζηαηζημφ πεδίμο. Ύ ζηενα θμζπυκ απυ έκα ιζηνυ πνμκζηυ δζάζηδια δ ΖΔΓ βίκεηαζ ανηεηή (ηδξ ηάλεςξ ιενζηχκ δεηάηςκ

19 19 ημο Βμθη) βζα κα ειπμδίζεζ ηδκ παναπένα ιεηαηίκδζδ θμνέςκ, μπυηε δ δζάποζδ ζηαιαηά ηαζ απμηαείζηαηαζ ιζα μνζζιέκδ ηαηάζηαζδ ζζμννμπίαξ. Ζ δζάηαλδ διζαβςβχκ πνμζιίλ εςξ πμο απμηεθείηαζ απυ ιζα έκςζδ ν- n ηαζ απυ ιζα δθεηηνζηή ζφκδεζδ ζημ ηάεε ηιήια ηδξ, μκμιάγεηαζ ΓΗΟΓΟ ΖΜΗΑΓΧΓΟΤ ή απθχξ ΓΗΟΓΟ. p - + n τήκα Ακαθένμοιε υηζ δ δίμδμξ αοηή πανμοζζάγεζ εκηεθχξ δζαθμνεηζηή ζοιπενζθμνά ζηδ νμή ημο δθεηηνζημφ νεφιαημξ, ακάθμβα ιε ηδ θμνά ημο. οιπενζθένεηαζ δδθαδή ζακ είδμξ ΑΝΟΡΘΧΣΖ, είκαζ δδθαδή αβχβζιδ ηαηά ιζα ηαηεφεοκζδ ηαζ ιδ αβχβζιδ ηαηά ηδκ άθθδ. Ζ ζδζυηδηα αοηήξ ηδξ επαθήξ ν - n πνδζζιμπμζήεδηε ηαζ βζα ηδκ "ηαηαζηεοή ηνοζηαθθμδζυδςκ επαθήξ".

20 20 τήκα Ορθή και ανάςτροφη πόλωςη τησ διόδου Ονεή πυθςζδ ζε δίμδμ ν - δ, έπμοιε υηακ έκαξ ανκδηζηυξ πυθμξ ηδξ πδβήξ ζοκδεεεί ιε ημ ηιήια ηφπμο n ηδξ δζυδμο, ηαζ μ εεηζηυξ πυθμξ ιε ημ ηιήια ηφπμο ν. Συηε, ηα δθεηηνυκζα νέμοκ απυ ηδκ πδβή δζαι έζμο ημο ηιήιαημξ ηφπμο δ, πνμξ ηδκ πενζμπή ηδξ έκ ςζδξ υπμο επακαζοκδέμκηαζ ιε ηζξ μπέξ πμο ζπδιαηίγμκηαζ ιε ηδκ απμιάηνοκζδ δθεηηνμκίςκ πνμξ ημ εεηζηυ πυθμ ηδξ πδβήξ, δζαιέζμο ημο ηιήιαημξ ηφπμο ν. Ακηίεεηα ζηδκ ακάζηνμθδ πυθςζδ, μ ανκδηζηυξ πυθμξ ηδξ πδβ ήξ ζοκδέεηαζ ιε ημ ηιήια ηφπμο ν ηαζ μ εεηζηυξ ιε ημ ηιήια ηφπμο δ. Συηε βίκεηαζ επακαζφκδεζδ ηςκ μπχκ ημο ηιήιαημξ ηφπμο ν ιε ηα δθεηηνυκζα πμο ένπμκηαζ απυ ηδκ πδβή, ηαζ απυ ηδκ άθθδ ιενζά, απμιάηνοκζδ ηςκ εθεφεενςκ δθεηηνμκίςκ ημο ηιήιαημξ ηφπμο n πνμξ ημ εεηζηυ πυθμ ηδξ πδβήξ. Έηζζ μζ ζοβηεκηνχζεζξ ηςκ θμνέςκ ιεζχκμκηαζ πάνα πμθφ, ημ πάπμξ γχκδξ ελάκηθδζδξ αολάκεζ ηαζ ηα θμνηζζιέκα άημια ηςκ πνμζιίλεςκ δδιζμονβμφκ έκα ζζπονυ εζςηενζηυ δθεηηνμζηαηζηυ πεδίμ πμο είκαζ ακηίεεημ πνμξ ημ πεδίμ πμο επζαάθθεζ δ πδβή. Αοηυ έπεζ ζακ απμηέθεζια ηδκ πνμαμθή ιεβάθδξ ακηίζηαζδξ ηδξ δζυδμο πνμξ ημ δθεηηνζηυ νεφια. Π.π. ιζα δίμδμξ πμο ζηδκ μνεή πυθςζδ έπεζ ακηίζηαζδ ιυθζξ 10Χ, ζηδκ ακάζηνμθδ πυθςζδ ηδκ αολάκεζ ζηα 100ΜΧ, δδθαδή

21 21 βίκεηαζ δέηα εηαημιιφνζα θμνέξ ιεβαθφηενδ. Σμ ζπήια 2 δείπκεζ ηδκ ζδζυννοειδ ιεηααμθή ηδξ έκηαζδξ ημο νεφιαημξ πμο δζαννέεζ ιζα δίμδμξ έκςζδξ ν - δ, ζε ζοκάνηδζδ ιε ηδκ ηζιή ηδξ ηάζδξ ηαζ ημ είδμξ ηδξ πυθςζδξ πμο εθανιυγεηαζ Το ανάςτροφο ρεύμα κόρου Καηά ηδκ ακάζηνμθδ πυθςζδ, υπμο δ επζαα θθυιεκδ ηάζδ είκαζ ανκδηζηή δ έκηαζδ ημο νεφιαημξ ηείκεζ ηαζ ζηαεενμπμζείηαζ ζε ιία ηζιή Ημ πμο μκμιάγεηαζ ακάζηνμθμ νεφια ηυνμο, εκχ βζα εεηζηέ ξ ηζιέξ ηδξ ηάζδξ (μνεή πυθςζδ) δ έκηαζδ ημο νεφιαημξ αολάκεζ ηαπφηδηα.

22 22 ΚΔΦΑΛΑΙΟ ΣΡΙΣΟ: Η ΗΛΙΑΚΗ ΔΝΔΡΓΔΙΑ 3.1. Η ςύςταςη του ηλιακού φάςματοσ Ζ δζαιυνθςζδ ημο θάζιαημξ ημο θςηυξ πμο εηπέιπεζ μ ήθζμξ πνμζδζμνίγεηαζ ζοκήεςξ ιε ηδκ αηηζκμαμθία εκυξ ιέθακμξ ζχιαημξ εενιμηναζίαξ πενίπμο 5.800Κ., υζδ είκαζ ηαηά ιέζμ υνμ δ εενιμηναζία ηδξ θςηυζθαζναξ ημο δθίμο. ηζξ θςημαμθηασηέξ εθανιμβέξ είκαζ ακαβηαίμ κα θδθεεί οπ' υρδ δ δζαθμνμπμίδζδ ημο πνμακαθενυιεκμο θάζιαημξ, θυβς ηδξ απμννυθδζδξ απυ ημ υγμκ, ζηζξ ζηεδάζεζξ απυ αζςνμφιεκα ζςιαηίδζα ηδξ αηιυζθαζναξ ηαζ ηέθμξ ηδξ οβναζίαξ πμο οπάνπεζ ζηδκ αηιυζθαζνα. Απυ ηδκ δθζαηή αηηζκμαμθία πμο θεάκεζ ζηδ βδ, θζβυηενμ απυ 60% είκαζ άιεζδ, ζε ιμνθή δέζιδξ αηηζκχκ, πμο ιπμνμφκ κα εζηζάζμοκ ζε θαημφξ ηαζ ηάημπηνα. Ζ οπυθμζπδ είκαζ δζάποηδ, δζυηζ έπεζ ζπεδζαζηεί ηαζ ακαηθαζηεί ζηα δζάθμνα αζςνμφιεκα ζςιαηίδζα ηαζ ζηαβμκίδζα Οι ςυμβατικέσ ηλιακέσ ακτινοβολίεσ οιααηζηά, ημ ιήημξ ηδξ δζαημιήξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ ιέζα ζηδκ αηιυζθαζνα ιέπνζ ηδ ζηάειδ ηδξ εάθαζζαξ, πμο είκαζ άιεζδ ζοκέπεζα ηδξ εέζδξ ημο δθίμο, παναηηδνίγεηαζ απυ ιία ηθίιαηα ιάγαξ αένα AM (μκμιάγεηαζ επίζδξ μπηζηή αένζα ιάγα), ααειμθμβδιέκδξ ιε ηδκ ηέικμοζα (ημ ακηίζηνμθμ ημο ζοκδιίημκμο) ηδξ γεκδεζαηήξ απυζηαζδξ (γ), δδθαδή ηδξ βςκίαξ ακάιεζα ζηδκ εέζδ ημο δθίμο ηαζ ζηδκ ηαηαηυνοθμ. Ζ ηθίιαηα ηδξ ιάγαξ αένα δείπκεζ μοζζαζηζηά πυζεξ θμνέξ ιεβαθφηενδ είκαζ δ δζαδνμιή ηδ ξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ ζηδκ αηιυζθαζνα, ζε ζφβηνζζδ ιε ηδκ ηαηαηυνοθδ δζαδνμιή. Ακαθοηζηά, ςξ AMI ζοιαμθίγεηαζ δ ζοκεήηδ βζα ηδ εέζδ ημο δθίμο

23 23 ζηδκ ηαηαηυνοθμ, ζημ γεκίε, πμο ακηζζημζπεί ζημ εθάπζζημ ιήημξ δζαδνμιήξ ζηδκ αηιυζθαζνα (ζπ.3.2). Όιμζα ςξ AM 1,5 ζοιαμθίγεηαζ δ δζαδνμιή ηδξ αηηζκμαμθίαξ ιε ημκ ήθζμ ζε βςκία 45 απυ ημ γεκίε, ςξ ΑΜ2 ιε ημκ ήθζμ ζε βςκία 60 ηθπ. Με ΑΜΟ ζοιαμθίγεηαζ δ πθήνδξ απμοζία αηιμζθαζνζηήξ πανειαμθήξ, δδθ. ηδκ δθζαηή αηηζκμαμθία ζημ δζάζηδια ηαζ ζε απυζηαζδ ίζδ ιε ημ ιζζυ αοηήξ ιεηαλφ ηδξ βδξ ηαζ ημο δθίμο. τήκα 3.2 (α) Απθμπμζδιέκδ απεζηυκζζδ ιε ηδκ αηιυζθαζνα κα έπεζ επίπεδδ ακάπηολδ ζε άπεζνδ έηηαζδ. Δλ μνζζιμφ είκαζ AM = ΟΒ/ΟΑ=1/ζοκγ. (α) Ζ πναβιαηζηή δζαιυνθςζδ ηδξ βήζκδξ αηιυζθαζναξ ηαζ δ ακηίζημζπδ αηιμζθαζνζηή δζάεθαζδ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ ηαηά ηδ δζαδνμιή ηδξ ζηδκ αηιυζθαζνα. Γζα ηζξ παναηάης ζοκεήηεξ δ ζζπφξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ ηαζ δ ιέζδ εκένβεζα ηςκ θςημκίςκ έπμοκ ςξ ελήξ: ΑΜΟ: Ηζπφξ 1.350N/m 2, Μέζδ εκένβεζα ηςκ θςημκίςκ l,48ev AMI: Ηζπφξ 1.060w/m 2, Μέζδ εκένβεζα ηςκ θςημκίςκ l,32ev ΑΜ2: Ηζπφξ 880w/m 2, Μέζδ εκένβεζα ηςκ θςημκίςκ l,38ev ΑΜ3: Ηζπφξ 750w/m 2, Μέζδ εκένβεζα ηςκ θςημκίςκ 1,2lev

24 Η ακτινοβολία του «ενόσ ηλίου» Ζ δθζαηή αηηζκμαμθία πμο ακηζζημζπία ζηδκ ζοκεήηδ AM 1,5 έπεζ ποηκυηδηα 935 w/m 3 ηαζ απμηεθεί ιία ακηζπνμζςπεοηζηή πνμζέββζζδ ηδξ ιέζδξ ιέβζζηδξ ζζπφμξ, πμο δέπεηαζ ιε εοκμσηέξ ζοκεήηεξ ημ ιεβαθφηενμ ιένμξ ηςκ ακαπηοβιέκςκ ηαημζηδιέκςκ πενζμπχκ ηδξ βδξ. Γζα απθμπμίδζδ δ παναπάκς πμζυηδηα ζηνμβοθεφεηαζ ζηα 1000 w/m 2 ηαζ μκμιάγεηαζ ζοιααηζηά αηηζκμαμθία εκυξ δθίμο. Ζ απυδμζδ εκυξ ημζκμφ ζημζπείμο ηαθήξ πμζυηδηαξ, ιπμνεί κα είκαζ 16% ζε ζοκεήηεξ ΑΜ2, εκχ ζε ζοκεήηεξ ΑΜΟ δεκ λεπενκά ημ 11.5%. ηδ ζοκεήηδ ΑΜ2 έπμοιε ιεβαθφηενδ απυδμζδ απυ ηδκ ΑΜΟ δζυηζ έκα ιεβάθμ ιένμξ απ' ηα θςηυκζα, ηδξ οπενζχδμο ηαζ οπενφενμο πενζμπήξ ηδξ αηηζκμαμθίαξ, πμο έπμοκ αθαζνεεεί (απυ ηδ ΑΜ2), ζοιαάθθμοκ εθάπζζηα ζηδκ θςημαμθηασηή ιεηαηνμπή ιε πονίηζμ. οβηε ηνζιέκα, δ εκένβεζα ηςκ θςημκίςκ ηδξ οπενζχδμοξ αηηζκμαμθίαξ είκαζ πμθφ ιεβαθφηενδ απυ ημ εκενβεζαηυ δζάηεκμ ημο πονζηίμο, εκχ δ εκένβεζα ηςκ πενζζζυηενςκ θςημκίςκ ηδξ οπένοενδξ αηηζκμαμθίαξ είκαζ ιζηνυηενδ απυ αοηυ. Έηζζ ζηδκ πνχηδ πενίπηςζδ, έκα ιζηνυ ιένμξ ηδξ εκένβεζαξ ηςκ θςημκίςκ αλζμπμζείηαζ βζα ηδ δδιζμονβία εθεοεένςκ δθεηηνμκίςκ ηαζ μπχκ. ηδ δεφηενδ δ εκένβεζα ηςκ θςημκίςκ δεκ επανηεί βζα ηδ δζένβεζδ ηςκ δθεηηνμκίςκ ζεέκμοξ ημο πονζηίμο ηαζ ηδ ιεηαθμνά ημοξ ζηδ γςή αβςβζιυηδηαξ Ο προςανατολιςμόσ του ςυλλέκτη Έκα απυ ηα ζδιακηζηυηενα ζημζπεία ηάεε ζοζηήιαημξ πμο εηιεηαθθεφεηαζ ηδκ δθζαηή εκένβεζα είκαζ μ πνμζακαημθζζιυξ ημο δθζαημφ ζοθθέηηδ ζε ζπέζδ ιε ηδκ ηαηεφεοκζδ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ. Ζ ηθίζδ ηαζ δ αγζιμφεζα βςκία πενζβνάθμοκ ημκ πνμζακαημθζζιυ εκυξ επζπέδμο ζηδ βδ (π ) Ζ ηθίζδ ημο ζοθθέηηδ (αζ) είκαζ δ δζέδνδ βςκία πμο ζπδιαηίγ εηαζ ακάιεζα ζημ επίπεδμ ημο ζοθθέηηδ ηαζ ζημκ μνίγμκηα. Γείπκεζ πυζμ

25 25 βένκεζ μ ζοθθέηηδξ ηαζ ιπμνεί κα πάνεζ ηζιέξ απυ 0 ιέπνζ 180. Γζα βςκίεξ αζ>90 ημ επίπεδμ ημο ζοθθέηηδ είκαζ ζηναιιέκμ πνμξ ηα ηάης. Γφζδ τήκα Ζ ηθίζδ (α ζ ) ηαζ δ αγζιμφεζα βςκία (ε 1 ), πμο παναηηδνίγμοκ ημκ πνμζακαημθζζιυ εκυξ επζπέδμο δθζαημφ ζοθθέηηδ ζηδκ επζθάκεζα ηδξ βδξ. Ζ αγζιμφεζα βςκία ημο ζοθθέηηδ (ε ζ ) είκαζ δ βςκία πμο ζπδιαηίγεηαζ πάκς ζημ μνζγυκηζμ επίπεδμ ακάιεζα ζηδκ πνμαμθή ηδξ ηαηαηυνοθμο ημο ζοθθέηηδ ηαζ ζημ ημπζηυ ιεζδιανζκυ αμννά κυημο. Παίνκεζ ηζιέξ απυ -180 ιέπνζ Ζ βςκία -180 (πμο ζοιπίπηεζ ιε ηδκ +180 ) ακηζζημζπεί ζε ημπμεέηδζδ ημο ζοθθέηηδ πνμξ ημκ αμννά, δ βςκία -90 πνμξ ηδκ ακαημθή, δ βςκία 0μ πνμξ ημκ κυημ ηαζ δ βςκία +90 πνμξ ηδ δφζδ. Ζ ιεβαθφηενδ απυδμζδ εκυξ ζοθθέηηδ επζηοβπάκεηαζ, υηακ δ επζθάκεζα ημο είκαζ ζηναιιέκδ ηάεεηα πνμξ ηδκ ηαηεφεοκζδ ημο δθίμο. Δπεζδή υιςξ μ ήθζμξ ηζκείηαζ ηαηά ηδκ δζάνηεζα ηδξ ιέναξ, δεκ είκαζ

26 26 δοκαηυκ κα έπμοιε ιέβζζηδ απυδμζδ ιε ζη αεενμπμζδιέκμ ημ ζοθθέηηδ. Έηζζ ηζκμφιε ημκ ζοθθέηηδ ιε ηδκ αμήεεζα ιδπακζηχκ δζαηάλεςκ ηαζ θςημηφηηανςκ, ιε απμηέθεζια δ επζθάκεζα ημο κα είκαζ πάκηα ζηναιιέκδ ηάεεηα πνμξ ηδ ηαηεφεοκζδ ημο δθίμο Η βέλτιςτη κλίςη οκήεςξ μζ ζοθθέηηεξ ημπμεεημφκηαζ ζε ζηαεενή ηθίζδ ηαζ αγζιμφεζα βςκία πμο επζθέβμκηαζ χζηε δ βςκία ηδξ πνυζπηςζδξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ κα είκαζ υζμ ημ δοκαηυ ιζηνυηενδ, ηαηά ηδκ δζάνηεζα ημο έημοξ. Ζ αέθηζζηδ ηθίζδ ημο ζοθθέηηδ είκαζ δζαθμνεηζηή βζα ηάεε επμπή ημο έημοξ, θυβς ηδξ ιεηααμθήξ ηδξ απυηθζζδξ ημ ο δθίμο (π ). τήκα Ζ αέθηζζηδ ηθίζδ εκυξ δθζαημφ ζοθθέηηδ ζημ εενζκυ (21 Ημοκίμο) ηαζ ημ πεζιενζκυ (21 Γεηειανίμο) δθζμζηάζζμ ηαζ ζηδκ εανζκή (21 Μανηίμο) ηαζ ηδ θεζκμπςνζκή (21 επηειανίμο) ζζδιενία, ζε ιζα ημπμεεζία ιε βεςβναθζηυ πθάημξ 38 μ, υπςξ δ Αεήκα. Σα φρδ ημο ήθζμο πμο εζημκίγμκηαζ αθμνμφκ ζηα ακηίζημζπα δθζαηά ιεζδιένζα.

27 27 Έηζζ, ακ επζδζχηεηαζ κα πανάβεζ ημ ζφζηδια υζμ ημ δοκαηυκ πενζζζυηενδ εκένβεζα ημ ηαθμηαίνζ, δ ηθίζδ επζθέβεηαζ πενίπμο 10 έςξ ηαζ 15 ιζηνυηενδ απυ ηδκ πανάθθδθμ ημο ηυπμο. Δκχ βζα ημ πεζιχκα δ ηθίζδ επζθέβεηαζ 10 έςξ 15 ιεβαθφηενδ απυ ηδκ πανάθθδθμ ημο ηυπμο Ροή και ένταςη τησ ακτινοβολίασ Ρμή αηηζκμαμθίαξ μκμιάγεηαζ ημ πμζυ ηδξ εκένβεζαξ ηδξ αηηζκμαμθίαξ πμο πενκά ζηδ ιμκάδα ημο πνυκμο απυ ηδ ιμκάδα ημο ειααδμφ ιίαξ επζθάκεζαξ, ημπμεεηδιέκδξ ηάεεηα ζηδκ ηαηεφεοκζδ ηδξ αηηζκμαμθίαξ. Ζ νμή ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ εηθνάγεηαζ ζοκήεςξ ζε Kw/m 2. Ο μνζζιυξ πμο δυεδηε έπεζ έκκμζα υηακ πνυηεζηαζ ιυκμ βζα αηηζκμαμθία πμο απμηεθείηαζ απυ δέζιδ πανάθθδθςκ αηηζκχκ. Ό ηακ υιςξ δ αηηζκμαμθία είκαζ δζάποηδ ηαζ δζαδίδεηαζ πνμξ δζάθμνεξ ηαηεοεφκζεζξ, υπςξ ζοιααίκεζ ζοπκά ιε έκα ιεβάθμ ιένμξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ, ςξ ηυηε ςξ ιέηνμ ημο πμζμφ ηδξ εκένβεζαξ πμο πενκά ζηδ ιμκάδα ημο πνυκμο απυ ηδ ιμκάδα ιίαξ επζθάκεζαξ, πνδζζιμπμζείηαζ πενζζζυηενμ μ βεκζηυηενμξ υνμξ έκηαζδξ αηηζκμαμθίαξ Η διακύμανςη τησ ηλιακήσ ακτινοβολίασ Όπςξ είκαζ βκςζηυ δ δθζαηή αηηζκμαμθία πανμοζζάγεζ ιεβάθεξ δζαηοιάκζεζξ. ημ ζπήια 3.7 δείπκμκηαζ παναδείβιαηα ηδξ μιαθήξ ιεηααμθήξ ηδξ έκηαζδξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ ηαηά ηδ δζάνηεζα ηδξ διέναξ βζα ηνεζξ εκδεζηηζηέξ διενμιδκίεξ (ηαθμηαίνζ, άκμζλδ ηαζ θεζκυπςνμ, πεζιχκα) ζε ζοκεήηεξ ζδακζηά ηαεανμφ μονακμφ. Υαναηηδνζζηζηυ ιέβεεμξ είκαζ δ ηζιή ηδξ ιέβζζηδξ έκηαζδξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ πμο ιεηνάηαζ ζημ δθζαηυ ιεζδιένζ, δδθαδή υηακ μ ήθζμξ ανίζηεηαζ ζημ ιεβαθφηενμ φρμξ ημο μνίγμκηα, ημ μπμίμ δεκ είκαζ ακαβηαζηζηυ κα ζοιπίπηεζ ιε ημ ςνμθμβζαηυ ιεζδιένζ. Ζ ιεηααμθή ηδξ έκηαζδξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ βίκεηαζ ακχιαθδ υηακ ζημκ μονακυ οπάνπμοκ ζφκκεθα, ιε ηδκ πανμοζία εκυξ ζφκκεθμο

28 28 παναηδνείηαζ πηχζδ ηδξ έκηαζδξ ηδξ αηηζκμαμθίαξ. Καιία θμνά έπμοιε ηαζ έπμοιε ηαζ έλανζδ ηδξ έκηαζδξ πμο μθείθεηαζ ζημ υηζ μ ήθζμξ ανίζηεηαζ ζε άκμζβια κεθχκ ηαζ δ έκηαζδ ημο εκζζπφεηαζ απυ ηδκ ακαηοηθςιέκδ ζηα ζφκκεθα αηηζκμαμθία (π ). Πανάδεζβια ηδξ δζαηφιακζδξ ηδξ έκηαζδξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ πμο δέπεηαζ ιζα μνζγυκηζα επζθάκεζα ζηδ δζάνηεζα ηςκ θςηεζκχκ νμχκ ηνζχκ παναηηδνζζηζηχκ διενμιδκζχκ ιε εκηεθχξ ηαεανυ μονακυ. Οζ χνεξ είκαζ ζε δθζαηέξ νμέξ.

29 29 Πανάδεζβια ηδξ δζαηφιακζδξ ηδξ έκηαζδξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ ζηδ δζάνηεζα ηςκ θςηεζκχκ ςνχκ ιζαξ διέναξ ιε ιενζηή κέθςζδ. Ζ αζοκεπήξ ηαιπφθδ δείπκεζ ηδκ ακηίζημζπδ δζαηφιακζδ ιε εκηεθχξ ηαεανυ μονακυ

30 30 ΚΔΦΑΛΑΙΟ ΣΔΣΑΡΣΟ: ΦΩΣΟΒΟΛΣΑΪΚΗ ΜΔΣΑΣΡΟΠΗ 4.1. Ηλιακά φωτοβολταΰκά ςτοιχεία Με ηδ θέλδ θςημαμθηασηα ζημζπεία εκκμμφιε ηα ζημζπεία ιε ηα μπμία ιεηαηνέπμοιε άιεζα ηδκ δθζαηή εκένβεζα ηαζ ζοβηεηνζιέκα ηδκ δθεηηνμιαβκδηζηή αηηζκμαμθία ημο ήθζμο ζε δθεηηνζηή εκένβεζα. Ζ παναπάκς ιεηαηνμπή πανζζηάκεηαζ ζο ιαμθζηά ςξ ελήξ: τήκα Σμ ααζζηυ οθζηυ εκυξ θςημαμθηασημφ ζημζπείμο είκαζ έκαξ διζαβςβυξ. Ζ δε θςημαμθηασηή ιεηαηνμπή ηδξ δθζαηήξ εκένβεζαξ ζε άιεζδ δθεηηνζηή ζηδνίγεηαζ ζε μνζζιέκεξ ζδζυηδηεξ ηαζ ζδζαζηενυηδηεξ ηςκ διζαβςβχκ.

31 Το φωτοβολταΰκό φαινόμενο Όπςξ ακαθένεδηε ζε πνμδβμφιεκμ ηεθάθαζμ ηα θςημαμθηασηά ζημζπεία είκαζ δίμδμζ διζαβςβμί ιε ηδ ιμνθή εκυξ δίζημο, (δδθαδή δ έκςζδ ν - n εηηείκεηαζ ζε υθμ ημ πθάημξ ημο δίζημο), πμο δέπεηαζ ηδκ δθζαηή αηηζκμαμθία. Κάεε θςηυκζμ ηδξ αηηζκμαμθίαξ ιε εκένβεζα ίζδ ή ιεβαθφηενδ απυ ημ εκενβεζαηυ δζάηεκμ ημο διζαβςβμφ έπεζ ηδ δοκαηυηδηα κα απμννμθδεεί ζε έκα πδιζηυ + Πίζς δθεηηνυδζα Διπνυξ δθεηηνυδζα τήκα Ο ιδπακζζιυξ ηδξ εηδήθςζδξ ημο θςημαμθηασημφ θαζκμιέκμο ζε έκα δθζαηυ ζημζπείμ. Σα θςηυκζα ηδξ αηηζκμαμθίαξ, πμο δέπεηαζ ημ ζημζπείμ ζηδκ ειπνυξ ημο υρδ, ηφπμο n ζημ πανάδεζβια ημο ζπήιαημξ, πανάβμοκ γεφβδ θμνέςκ (εθεφεενα δθεηηνυκζα ηαζ μπέξ). Έκα ιένμξ απυ ημοξ θμνείξ αοημφξ δζαπςνίγεηαζ ιε ηδκ επίδναζδ ημο εκζςιαη ςιέκμο πεδίμο ηδξ δζυδμο ηαζ εηηνέπεηαζ πνμξ ηα ειπνυξ (ηα εθεφεενα δθεηηνυκζα) ή πνμξ ηα πίζς (μζ μπέξ), δδιζμονβχκηαξ ιία δζαθμνά δοκαιζημφ ακάιεζα ζηζξ δφμ υρεζξ ημο ζημζπείμο. Οζ οπυθμζπμζ θμνείξ επακαζοκδέμκηαζ ηαζ ελαθακίγμκηαζ. Δπίζδξ έκα ιένμξ ηδξ αηηζκμαμθίαξ ακαηθάηαζ ζηδκ επζθάκεζα ημο ζημζπείμο, εκχ έκα άθθμ ιένμξ ηδξ δζένπεηαζ απυ ημ ζημζπείμ πςνίξ κα απμννμθδεεί, ιέπνζ κα ζοκακηήζεζ ημ πίζς δθεηηνυδζμ.

32 32 Γδιζμονβείηαζ, έηζζ, υζμ δζανηεί δ αηηζκμαυθδζδ, ιζα πενίζζεζα απυ γεφβδ θμνέςκ (εθεφεενα δθεηηνυκζα ηαζ μπέξ), πένα απυ ηζξ ζοβηεκηνχζεζξ πμο ακηζζημζπμφκ ζηζξ ζοκεήηεξ ζζμννμπίαξ. Οζ θμνείξ αοημί, ηαεχξ ηοηθμθμνμφκ ζημ ζηενευ (ηαζ εθυζμκ δεκ επακαζοκδεεμφκ ιε θμνείξ ακηζεέημο πνυζδιμο), ιπμνεί κα ανεεμφκ ζηδκ πενζμπή ηδξ έκςζδξ ν - n μπυηε εα δεπεμφκ ηδκ επίδναζδ ημο εκζςιαηςιέκμο δθεηηνμζηαηζημφ ηδξ πεδίμο. Έηζζ ηα εθεφεενα δθεηηνυκζα εηηνέπμκηαζ πνμξ ημ ηιήια ηφπμο n ηαζ μζ μπέξ εηηνέπμκηαζ πνμξ ημ ηιήια ηφπμο ν, ιε απμηέθεζια κα δδιζμονβδεεί ιζα δζαθμνά δοκαιζημφ ακάιεζα ζημοξ αηνμδέηηεξ ηςκ δφμ ηιδιάηςκ ηδξ δζυδμο. Γδθαδή δ δζάηαλδ απμηεθεί ιζα πδβή δθεηηνζημφ νεφιαημξ πμο δζαηδνείηαζ υζμ δζανηεί δ πνυζπηςζδ ημο δθζαημφ θςηυξ πάκς ζηδκ επζθάκεζα ημο ζημζπείμο. Ζ εηδήθςζδ ηδξ δζαθμνάξ δοκαιζημφ ακάιεζα ζηζξ δφμ υρεζξ ημο θςηζγυιεκμο δίζημο, δ μπμία ακηζζημζπεί ζε μνεή πυθςζδ ηδξ δζυδμο, μκμιάγεηαζ θςημαμθηασηυ θαζκυιεκμ. Ζ απμδμηζηή θεζημονβία ηςκ δθζαηχκ θςημαμθηασηχκ ζημζπείςκ παναβςβήξ δθεηηνζηήξ εκένβεζαξ ζηδνίγεηαζ ζηδκ πναηηζηή εηιεηάθθεοζδ ημο παναπάκς θαζκμιέκμο Η απορρόφηςη τησ ακτινοβολίασ ςτα φωτοβολταΰκά ςτοιχεία ηα θςημαμθηασηά ζημζπεία δεκ είκαζ ανηεηή δ ιεηαηνμπή ζε δθεηηνζηή εκένβεζα ημο ζοκυθμο ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ πμο δέπμκηαζ ζηδκ επζθάκεζα ημοξ. Έκα ιένμξ απυ ηδκ αηηζκμαμθία ακαηθάηαζ πάκς ζηδκ επζθάκεζα ημο ζημζπείμο ηαζ δζαπέεηαζ ζημκ διζαβςβυ, πνμθακχξ δεκ ιπμνεί κα απμννμθδεεί ημ ιένμξ εηείκμ πμο απμηεθείηαζ απυ θςηυκζμ ιε εκένβεζα ιζηνυηενδ απυ ημ εκενβεζαηυ δζάηεκμ ημο διζαβςβμφ. Γζα ηα θςηυκζα αοηά, μ διζαβςβυξ ζοιπενζθένεηαζ ζακ δζαθακέξ ζχια. Έηζζ δ ακηίζημζπδ αηηζκμαμθία δζαπενκά άεζηηδ ημ διζαβςβζηυ οθζηυ ημο ζημζπείμο ηαζ απμννμθάηαζ ηεθζηά ζημ ιεηαθθζηυ δθεηηνυδζμ πμο ηαθφπηεζ ηδκ πίζς υρδ ημο ιε απμηέθεζια κα ημ

33 33 εενιαίκεζ. Αθθά ηαζ απυ ηα θςηυκζα πμο απμννμθά μ διζαβςβυξ, ιυκμ ημ ιένμξ εηείκμ ηδξ εκένβεζαξ ημοξ πμο ζζμφηαζ ιε ημ εκενβεζαηυ δζάηεκμ ζοιαάθθεζ, υπςξ είδαιε, ζηδκ εηδήθςζδ ημο θςημαμθηασημφ θαζκμιέκμο. Σμ οπυθμζπμ ιεηαθένεηαζ ζακ ηζκδηζηή εκένβεζα, ζημ δθεηηνυκζμ πμο απεθεοεενχεδηε απυ ημ δεζιυ, ηαζ ηεθζηά ιεηαηνέπεηαζ επίζδξ ζε εενιυηδηα. Ζ αφλδζδ ηδξ εενιμηναζίαξ ηςκ θςημαμθηασηχκ ζημζπείςκ επζδνά ανκδηζηά ζηδκ απυδμζδ ημοξ. Ζ εκένβεζα εκυξ θςημκίμο Δ ζοκδέεηαζ ιε ηδ ζοπκυηδηα ηδξ αηηζκμαμθίαξ V ηαζ ιε ημ ιήημξ ηφιαημξ θ ιε ηζξ ζπέζεζξ: E h.v hc θ υπμο h είκαζ δ ζηαεενά δνάζδξ ημο PLANCK (= 6,3 Υ JS) ηαζ C είκαζ δ ηαπφηδηα ημο θςηυξ (C= 3 Υ 10 8 ). Δπμιέκςξ ακ, ημ εκενβεζαηυ δζάηεκμ είκαζ ζε ιμκάδεξ δθεηηνυκζμ Βμθη (ev) ηαζ ημ ιήημξ ηφιαημξ ζε ιζηνά (ιμ), ηυηε ημ ιέβζζημ πνδζζιμπμζήζζιμ ιήημξ ηφιαημξ αηηζκμαμθίαξ ζε έκακ διζαβςβυ, εκενβεζαημφ δζαηέκμο Eg εα είκαζ: 1,238 θg Eg Ζ ηζιή ημο ζοκηεθεζηή απμννυθδζδξ θςημκίςκ απυ έκα διζαβςβυ ιεηααάθθεηαζ ζε ζοκάνηδζδ ιε ημ ιήημξ ηφιαημξ ηδξ αηηζκμαμθίαξ. οβηεηνζιέκα, ιδδεκίγεηαζ υηακ ημ θ οπενααίκεζ η μ θg ημο διζαβςβμφ, αθμφ βζ' αοηά ηα ιήηδ ηφιαημξ δεκ πναβιαημπμζείηαζ ηαιία απμννυθδζδ θςημκίςκ. Ακηίεεηα, παίνκεζ ιεβάθεξ ηζιέξ πνμξ ηδκ πθεονά ηςκ ιζηνχκ ιδηχκ ηφιαημξ, πμο ζδιαίκεζ υηζ δ απμννυθδζδ πναηηζηά υθςκ ηςκ ακηίζημζπςκ θςημκίςκ βίκεηαζ πμθφ ημ κηά ζηδκ επζθάκεζα ημο διζαβςβμφ. ε πνμδβμφιεκδ πανάβναθμ είδαιε ηδ δζαδζηαζία ιεηαηνμπήξ ηδξ

34 34 δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ ζε δθεηηνζηυ νεφια ιέζς ηδξ ΓΗΟΓΟΤ επαθήξ ν - n πονζηίμο. Γδθαδή θςηυκζα ιε εκένβεζα ίζδ ή ιεβαθ φηενδ απυ ημ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΟ ΥΑΜΑ (Eg) ημο διζαβςβμφ ιπμνμφκ κα δζεβείνμοκ ηα δθεηηνυκζα απυ ηδκ ΕΧΝΖ ΘΔΝΟΤ ζηδκ ΕΧΝΖ ΑΓΧΓΗΜΟΣΖΣΑ. Έηζζ δδιζμονβμφκηαζ ηζκμφιεκμζ θμνείξ δθεηηνζημφ θμνηίμο (δθεηηνυκζα - μπέξ), πμο απμηεθμφκ ΖΛΔΚΣΡΗΚΟ ΡΔΤΜΑ. Γζα (g) παναβυιεκα γεφβδ ΖΛΔΚΣΡΟΝΗΧΝ - ΟΠΧΝ/ cm 2 ΦΧΣΟΡΔΤΜΑ πμο πνμηφπηεζ δίκεηαζ απυ ηδ ζπέζδ: sec ημ I L = e g't/tr Όπμο: e = ημ ζημζπεζχδεξ δθεηηνζηυ θμνηίμ g'= μθζηυξ ανζειυξ δθεηηνμκίςκ ή μπχκ πμο πανάβμκηαζ ζε ηάεε δεοηενυθεπημ απυ ηα απμννμθμφιεκα θςηυκζα Tr = μ πνυκμξ δζέθεοζδξ, δδθαδή μ πνυκμξ πμο λμδεφεζ έκα δθεηηνυκζμ βζα κα ηζκδεεί απυ έκα δθεηηνυδζμ ζημ άθθμ (πμο ανίζημκηαζ ζηα δφμ άηνα ημο διζαβςβμφ). Αοηή ηδκ ελίζςζδ ιπμνμφιε κα ηδκ εεςνήζμοιε ζακ ιζα εζδζηή έηθναζδ ημο ηφπμο: dl I dt l I t ή ή I L = e.g't T= T r υπμο είκαζ δ εειεθζχδδξ έηθναζδ ημο δθεηηνζημφ νεφιαημξ ζακ νμή δθεηηνζηχκ θμνηίςκ.

35 35 ΖΜΔΗΧΖ: Σμ εκενβεζαηυ πάζια Eg ημο πονζηίμο είκαζ 1,12 ev. Άνα δ εκένβεζα Δ ηςκ θςημκίςκ (ή ηαάκηα) πμο θηάκμοκ ζηδκ πενζμπή επαθήξ ν - n πνέπεζ κα είκαζ > 1,12 ev Δκένβεζα θςημκίςκ: Δ = h. V (ζε ev ) Όπμο: C = ηαπφηδηα θςηυξ θ = ημ ιήημξ ηφιαημξ αηηζκμαμθίαξ ev = Ζθεηηνυκζμ Βμθη 4.4. Η δημιουργία φωτορεύματοσ Όηακ έκα θ/α ζημζπείμ δέπεηαζ ιζα ηαηάθθδθδ αηηζκμαμθία, δζεβείνεηαζ πανάβμκηαξ δθεηηνζηυ νεφια, ημ θςημνεφια Ηθ πμο δ ηζιή ημο εα είκαζ ακάθμβδ πνμξ ηα θςηυκζα πμο απμννμθά ημ ζημζπείμ. Γζα ηδκ ποηκυηδηα ημο θςημνεφιαημξ εα ζζπφεζ: Ηθ = eg (Ln + Lp) υπμο e είκαζ ημ ζημζπεζχδδξ δθεηηνζηυ θμνηίμ, g είκαζ μ νοειυξ δδιζμονβίαξ γεοβχκ θμνέςκ απυ ηα θςηυκζα ηδξ αηηζκμαμθίαξ ηαζ Ln, Lp είκαζ ηα ιέζα ιήηδ δζάποζδξ ηςκ δθεηηνμκίςκ ηαζ ηςκ μπχκ. Απαναίηδημ ιέβεεμξ βζα ημκ οπμθμβζζιυ ημο θςημνεφιαημξ είκαζ δ θαζιαηζηή απυηνζζδ S πμο μνίγεηαζ ςξ ημ πθήεμξ ηςκ θμνέςκ πμο ζοθθέβμκηαζ ζηα δθεηηνυδζα ημο θ/α ζημζπείμο, ζε ζπέζδ ιε ηδ θςημκζηή νμή θ Hl θ hv H hc, δδθαδή ιε ημ πθήεμξ ηςκ θςημκίςκ ηδξ αηηζκμαμθίαξ πμο δέπεηαζ ημ ζημζπείμ ακά ιμκάδα επζθάκεζαξ ηαζ πνυκμο. Γζα αηηζκμαμθία ιήημοξ ηφιαημξ θ., δ θαζιαηζηή S (θ) εα είκαζ S(θ) = Ηθ(θ)/εθ(θ) υπμο θ(θ) είκαζ ημ πθήεμξ ιε εκένβεζα πμο ακηζζημζπεί ζε ιήημξ ηφιαημξ απυ θ ιέπνζ θ + dλ ηαζ επμιέκςξ ημ ζοκμθζηυ θςηυνεοια ημο ζημζπείμο, υηακ δέπεηαζ πμθοπνςιζηή αηηζκμαμθία εα είκαζ: Ηθ = ε S(θ) Φ(θ) dθ

36 36 Ζ ηζιή ημο Ηθ, ελανηάηαζ απυ πμθθμφξ ηαηαζηεοαζηζημφξ πανάβμκηεξ, υπςξ μ ζοκηεθεζηήξ ακάηθαζδξ, μ ζοκηεθεζηήξ απμννυθδζδξ ηαζ ημ πάπμξ ημο διζαβςβμφ, ημ πθήεμξ ηςκ επακαζοκδέζεςκ ηςκ θμνέςκ ηθπ Τα ηλεκτρικά χαρακτηριςτικά των φωτοβολταΰκών ςτοιχείων - πρώτη προςέγγιςη Γζα κα εηηζιήζμοιε ηα δθεηηνζηά π αναηηδνζζηζηά ηαζ ηδ θεζημονβία εκυξ θ/α ζημζπείμο, εεςνμφιε υηζ απμηεθεί ιζα πδβή νεφιαημξ πμο εθέβπεηαζ απυ ιζα δίμδμ ηαζ πενζβνάθεηαζ απυ ημ απθμπμζδιέκμ δζάβναιια ημο ζπήιαημξ τήκα Απθμπμζδιέκμ ζζμδφκαιμ δθεηηνζηυ ηφηθςια εκυξ θ/α ζημ ζπείμο Όηακ ημ ηφηθςια είκαζ ακμζπηυ εα απμηαηαζηαεεί ιζα ζζμννμπία υηακ δ ηάζδ, πμο εα ακαπηοπεεί ακάιεζα ζηζξ δφμ υρεζξ ημο ζημζπείμο, εα πνμηαθεί έκα ακηίεεημ νεφια πμο εα ακηζζηαειίγεζ ημ θςημνεφια. Γδθαδή εα ζζπφεζ δ ζπέζδ: Iθ Io[exp( ev /KT) 1] Απυ ηδ ζπέζδ αοηή ανίζημοιε υηζ δ ηζιή ηδξ ακμζπημηοηθςιέκδξ ηάζδξ V α εα είκαζ: V α = (βκσ/e)ηδ((ηθ/ημ)-1) ή V α = βκσ/e In Ηθ/Ημ

37 37 δ δεφηενδ ζπέζδ απυ ημ ζοθθμβζζιυ υηζ δ ηζιή ημο Ηθ είκαζ ιεβαθφηενδ απυ ηδκ ηζιή ημο Ημ. Γείπκεζ ηδ θμβανζειζηή ιεηααμθή ηδξ ηά ζδξ ακμζπημφ ηοηθχιαημξ ζε ζοκάνηδζδ ιε ημ θςημνεφια, δδθαδή ιε ηδκ έκηαζδ αηηζκμαμθίαξ πμο δέπεηαζ ζημ θ/α ζημζπείμ. Ακηίεεηα, ζηδκ πενίπηςζδ πμο ημ ηφηθςια είκαζ αναποηοηθςιέκμ ακάιεζα ζηζξ δφμ υρεζξ ημο ζημζπείμο, ημ νεφια Isc εα ζζμφηαζ ιε ημ παναβυιεκμ θςημνεφια Isc = Ηθ. Όηακ ημ ηφηθςια ημο θ/α ζημζπείμο εθανιμζεεί ιζα ελςηενζηή ακηίζηαζδ, ημ νεφια εα πάνεζ ιζα ιζηνυηενδ ηζιή II πμο ανίζηεηαζ απυ ηδ θφζδ ηδξ ελίζςζδξ: I=Iθ Ημ (exp (ei L R L /βκσ) -l) Γζα ηάπμζα ηζιή ηδξ ακηίζηαζδξ δ ζζπφξ πμο πανάβεζ ημ θ/α ζημζπείμ βίκεηαζ ιέβζζηδ. ηζξ ζοκεήηεξ αοηέξ ακηζζημζπεί ιζα αέθηζζηδ ηάζδ V πμο δίδεηαζ απυ ηδ θφζδ ηδξ ελίζςζδξ: (Ηθ/Ημ) +1 = (1 + evm/βκσ) exp (evm/βκσ) 4.6. Ο ςυντελεςτήσ πλήρωςησ οκηεθεζηήξ πθήνςζδξ ff, μκμιάγεηαζ μ θυβμξ ηδξ ιέβζζηδξ δθεηηνζηήξ ζζπφμξ Pm = Im Vm πνμξ ημ βζκυιεκμ ηδξ αναποηοηθςιέκδξ έκηαζδξ ηαζ ηδξ ακμζπημηοηθςιέκδξ ηάζδξ Isc Va (εκυξ θ/α ζημζπείμο). Γδθαδή ff ImVm IscVoc Οζ ηνεζξ πανάιεηνμζ, μ ff δ Isc ηαζ δ Voc είκαζ ηα ηονζυηενα ιεβέεδ βζα ηδκ αλζμθυβδζδ ηδξ ζοιπενζθμνάξ ηαζ ηδξ θεζημονβίαξ ηςκ θ/α

38 38 ζημζπείςκ. Δπίζδξ ηαεμνίγμοκ ηδκ απυδμζδ ημοξ. Ο ζοκηεθεζηήξ απυδμζδξ ιπμνεί ηχνα κα ηοπςεεί ςξ ελήξ: n Pm HXA lmxvm HXA ffxiscxvoc HXA Όπμο Ζ είκαζ δ έκηαζδ αηηζκμαμθίαξ πμο δέπεηαζ επζθάκεζα θ/α, ειααδμφ Α. επίζδξ ζζπφεζ δ ζπέζδ: n = (p(eg) Vm/θΔπ υπμο (p(eg) είκαζ δ νμή ηςκ θςημκίςκ ιε εκένβεζα ιεβαθφηενδ απυ ημ εκενβεζαηυ δζάηεκμ ημο διζαβςβμφ, θ είκαζ δ ζοκμθζηή θςημκζηή νμή ζηδκ αηηζκμαμθία πμο δέπεηαζ ημ θ/α ζημζπείμ ηαζ En είκαζ δ ιέζδ εκένβεζα ηςκ θςημκίςκ ηδξ αηηζκμαμθίαξ Τα ηλεκτρικά χαρακτηριςτικά των φωτοβολταΰκών ςτοιχείων - Δεύτερη προςέγγιςη ημ ηεθάθαζμ 4.5 ακαθενεήηαιε ζε θ/α ζοζηήιαηα ιε ζδακζηέξ ζοκεήηεξ πμο ζηδκ πναβιαηζηυηδηα δεκ ακηαπμηνίκμκηαζ ηαζ αοηυ βζαηί: οπάνπεζ ιζα ακηίζηαζδ Rs, πμο πανειαάθθεηαζ ζηδκ ηίκδζδ ηςκ θμνέςκ εκηυξ ημο διζαβςβμφ, οπάνπεζ ιζα δεφηενδ πανάθθδθδ ακηίζηαζδ Rsh πμο μθείθεηαζ ζημ υηζ, επεζδή δ ακηίζηαζδ δζαιέζμο ηδξ δζυδμο δεκ έπεζ άπεζνδ ηζιή ηαζ θυβς ηςκ ηαηαζηεοαζηζηχκ αηεθεζχκ βίκμκηαζ δζαννμέξ νεφιαημξ. οκδεζζιέκεξ ηζιέξ βζα ηζξ Rs ηαζ Rsh είκαζ 5Χ ηαζ 500Χ ακηίζημζπα. ηδκ πενίπηςζδ αοηή ζζπφεζ δ ζπέζδ: I L (1 Rs ) Rsh Iθ Io(exp(e(V L I L RS)/βS)/ VL 1 Rsh Ζ αφλδζδ ηδξ εενιμηναζίαξ ηςκ θ/α ζημζπείςκ, πνμηαθεί αφλδζδ ηςκ θμνέςκ ημο διζαβςβμφ, ιε απμηέθεζια κα έπμοιε πενζζζυηενεξ

39 39 επακαζοκδέζεζξ θμνέςκ. ηδ ζοκέπεζα ημ νεφια δζαννμήξ αολάκεηαζ, ιεζχκεηαζ δ Vo ηαζ μ ff ηαζ ηέθμξ, ιεζχκεηαζ δ απυδμζδ ημο θ/α ζημζπείμο Η αποδοτική λειτουργία των φωτοβολταΰκών ςτοιχείων για ςταθερέ; και μεταβαλλόμενεσ ςυνθήκεσ Καηά ηδ ζφκδεζδ εκυξ θ/α ζημζπείμο ιε ιζα ιεηαααθθυιεκδ ελςηενζηή ακηίζηαζδ, ιε ζηαεενέξ υιςξ ζοκεήηεξ αηηζκμαμθίαξ, παναηδνμφιε υηζ δ ηάζδ ηαζ δ έκηαζδ παίνκμοκ μνζζιέκεξ ηζιέξ. Ακάθμβεξ ηζιέξ παίνκεζ ηαζ δ ζζπφξ Pm πμο βίκεηαζ ιέβζζηδ βζα έκα μνζζιέκμ γεφβμξ ηζιχκ ηάζδξ Vm ηαζ έκηαζδξ Im. Άνα, απυ πναηηζηή άπμρδ είκαζ πμθφ ζδιακηζηυ, δ ακηίζηαζδ ημο ηοηθχιαημξ πμο ηνμθμδμηείηαζ απυ έκα θ/α ζημζπείμ κα έπεζ ηαηάθθδθδ ηζιή, χζηε ζηζξ ζοβηεηνζιέκεξ ζοκεήηεξ αηηζκμαμθίαξ κα πανάβεηαζ απυ ημ ζημζπείμ δ ιεβαθφηενδ δοκαηή δθεηηνζηή ζζπφξ. ηδκ πενίπηςζδ επίζδξ πμο ζζπφξ ηδξ αηηζκμαμθίαξ ιεηααάθθεηαζ (πνάβια ακαπυθεοηημ βζαηί υπςξ είκαζ βκςζηυ δ ζζπφξ ηδξ δθζαηήξ αηηζκμαμθίαξ δεκ παναιέκεζ δ ίδζα ηαηά ηδ δζάνηεζα ηδξ δι έναξ ή ιε ηδκ αθθαβή ηςκ επμπχκ), ηυηε πάθζ πνμηφπηεζ πνυαθδια ιε ηδκ παναβυιεκδ ζζπφ ηςκ θ/α ζημζπείςκ. Δπεζδή δ ζζπφξ πνέπεζ κα είκαζ ζηαεενή, ηαηαθεφβμοιε ζε νοειζζηζηέξ δζαηάλεζξ, πμο θένκμοκ ζοκεπχξ ηδκ ηάζδ ηαζ ηδκ έκηαζδ ημο θ/α ζημζπείμο ζε έκα εοκμσηυ γεφβμξ ηζιχκ, βζα ηζξ ζοβηεηνζιέκεξ ηάεε ζηζβιή ζοκεήηεξ. Ζ εενιμηναζία ημο ζημζπείμο είκαζ μ ηνίημξ πανάβμκηαξ πμο επδνεάγεζ ανκδηζηά ηδκ απυδμζδ ημοξ. Δίκαζ ζηυπζιμ θμζπυκ κα θνμκηίγεηαζ, ηαηά ημ ζπεδζαζιυ ηαζ θεζημονβία ηςκ θ/α ζοζηδιάηςκ, χζηε δ ζζπφξ ηδξ αηηζκμαμθίαξ, δ ακηίζηαζδ ημο ηοηθχιαημξ ηαζ δ εενιμηναζία ημο ζημζπείμο, κα παίνκμοκ εοκμσηέξ ηζιέξ, χζηε κα πανάβεηαζ δ ιεβαθφηενδ δοκαηή δθεηηνζηή ζζπφξ, υζμ επζηνέπεζ μ ζοκηεθεζηήξ απυδμζδξ ηςκ ζημζπείςκ.

40 Αξιολόγηςη των ημιαγωγών για ηλιακέσ φωτοβολταικέσ εφαρμογέσ Έκα ηνζηήνζμ πμο ηαεμνίγεζ ηδ δοκαηυ ηδηα κα πνδζζιμπμζδεεί δ υπζ έκαξ διζαβςβυξ ςξ οθζηυ βζα θ/α ζημζπείμ, είκαζ ημ εκενβεζαηυ ημο δζάηεκμ. Σμ παναπάκς ηνζηήνζμ είκαζ ζδιακηζηυ, βζα ηζ υπςξ είκαζ βκςζηυ, μ διζαβςβυξ απμννμθά ιυκμ ηα θςηυκζα πμο δ εκένβεζα ημοξ είκαζ ιεβαθφηενδ απυ ημ εκενβεζαηυ δζάηεκμ. Βαζζηυ νυθμ επίζδξ, παίγεζ ηαζ ημ είδμξ ημο εκενβεζαημφ δζάηεκμο. Ακ δδθαδή είκαζ άιεζμ ή έιιεζμ. Τθζηά ιε άιεζμ εκενβεζαηυ δζάηε κμ, υπςξ ημ ανζεκζμφπμ ηάθθζμ (GaAs), έπμοκ ιεβαθφηενδ απυδμζδ απυ αοηά ιε ημ έιιεζμ (Si). Άθθα ζδιακηζηά ηνζηήνζα βζα ηδκ αλζμθυβδζδ ηςκ διζαβςβχκ, αθθά ηαζ ηςκ οπμθμίπςκ οθζηχκ ηαηαζηεοήξ ηςκ δθζαηχκ ζημζπείςκ, είκαζ ημ ηυζημξ παναβςβήξ ημοξ, δ ζηαεενυηδηα ημοξ ζηδκ επίδναζδ ηςκ ελςηενζηχκ ζοκεδηχκ ηαζ ηονίςξ ηδξ οβναζίαξ ηαζ ηδξ εενιυηδηαξ, δ ημλζηυηδηα ηςκ δζαθυνςκ ζοζηαηζηχκ, ημ εζδζηυ ημοξ αάνμξ ηθπ. Μέπνζ ηχνα ιυκμ ημ πονίηζμ έπεζ πθαηζά εθανιμβή ζηδ θ/α ιεηαηνμπή. Τπάνπμοκ υιςξ ηαθέξ πνμ μπηζηέξ βζα ημ εεζμφπμ ηάδιζμ (Cds) πμο ημζηίγεζ θεδκά ηαζ ημ ανζεκζμφπμ ηάθθζμ ( GaAs) θυβς ηδξ ιεβάθδξ απυδμζδξ ημο Σύγχρονη τεχνολογία φ/β ςτοιχείων Έκα θςημαμθηασηυ ζημζπείμ ζδιενζκήξ ειπμνζηήξ ηεπκμθμβίαξ απμηεθείηαζ απυ έκακ ΖΜΗΑΓΧΓΟ ηαζ ζοβηεηνζιέκα απυ έκα δζζηίμ ΜΟΝΟΚΡΤΣΑΛΛΟΤ ΠΤΡΗΣΗΟΤ (Si) ιέζα ζημ μπμίμ εζζάβμκηαζ ΗΥΝΖ δζαθυνςκ πνμζεέηςκ ( πνμζιίλεζξ ), πμο δδ ιζμονβμφκ έκα εεηζηυ (ν) ηαζ έκα ανκδηζηυ (δ) ζηνχια (π ) δδθαδή έκα ΜΟΝΟΜΠΛΟΚ διζαβςβχκ πονζηίμο ηφπμο "ν - n". Σμ ζφκμθμ αοηχκ ηςκ δφμ ζηνςιάηςκ δδιζμονβεί ζημ ιμκμηνφζηαθθμ ημο πονζηίμο ημ θαζκυιεκμ ηδξ ΦΧΣΟΔΤΑΗΘΖΣΖ ΓΗΟΓΟΤ πμο υηακ ηα ΦΧΣΟΝΗΑ ηδξ δθζαηήξ

41 41 αηηζκμαμθίαξ εζζπςνμφκ ζηδκ πενζμπή ηδξ ΔΠΑΦΖ παναηδνμφιε ιζα νμή δθεηηνμκίςκ. Φςημαμθηασηυ ζημζπείμ ζδιενζκήξ ηεπκμθμβίαξ

42 42 ΚΔΦΑΛΑΙΟ ΠΔΜΠΣΟ: ΣΑ ΗΛΙΑΚΑ ΦΩΣΟΒΟΛΣΑΪΚΑ ΣΟΙΥΔΙΑ 5.1. Ηλιακά ςτοιχεία πυριτίου 5.1. Η επηιολή θαη ε ζσκπερηθορά ηοσ πσρηηίοσ Σμ πονίηζμ ακ ηαζ έπεζ έιιεζμ ηαζ ιζηνυ δζάηεκμ (1, lev), είκαζ ημ επζηναηέζηενμ οθζηυ ηαηαζηεοήξ δθζαηχκ θ/α ζημζπείςκ. Αοηή δ πνμηίιδζδ ζημ πονίηζμ μθείθεηαζ ζηδκ ιαηνυπνμκδ πνδζζιμπμίδζδ ημο ζακ ημ ηφνζμ οθζηυ ηςκ δζαηάλεςκ ηςκ διζαβςβ χκ ηδξ δθεηηνμκζηήξ. Σμ πονίηζμ είκαζ πναηηζηά δμηζιαζιέκμ ζε παιδθέξ ηαζ ορδθέξ εενιμηναζίεξ (π.π -120 C ηαζ 140 C ακηίζημζπα) ζε πενζμπέξ πμο είκαζ εηηεεδιέκεξ ζε πζμκμεφεθθεξ ηαζ ζζπονμφξ ακέιμοξ (100 km/h), η.θ.π. Ζ αφλδζδ ηδξ παναβςβήξ ημο πονζηίμο είκ αζ ηαηαπθδηηζηή. ήιενα δ εηήζζα παναβςβή θεάκεζ ηα l0mwp, δδθαδή είκαζ πίθζεξ θμνέξ ιεβαθφηενδ απυ εηείκδ πνμξ είημζζ εηχκ. Ζ απυδμζδ ηςκ δθζαηχκ ζημζπείςκ πονζηίμο βζα ζοκεήηεξ AMI είκαζ πενίπμο 23,92%. Σμ πμζμζηυ αοηυ είκαζ εεςνδηζηυ. Σμ πεζναιαηζηυ ηαζ ημ πναηηζηυ είκαζ ακηίζημζπα 19% ηαζ 10% -12% Η παραζθεσή ηοσ ειηαθού ζηοητείοσ Γζα κα έπεζ ημ πονίηζμ, ζηακυηδηεξ ζδζυηδηεξ βζα θ/α εθανιμβέξ πνέπεζ κα είκαζ πμθφ ιεβαθφηενδξ ηαεανυηδηαξ ηαζ ηνοζηαθθζηυ ημο πθέβια κα ιδκ έπεζ αηαλίεξ δμιήξ. ηδ πνχηδ θάζδ ημο ηαεανζζιμφ ημο πονζηίμο βίκεηαζ ακάηδλδ, έπεζηα ιεηαηνέπεηαζ ημ «ιεηαθθμονβζηυ πονίηζμ» ζε αένζμ ηνζπθςνμζζθάκζμ, ηαεανυηδηαξ 99.6%. Δπεζδή δ ηαεανυηδηα αοηή είκαζ ακεπανηήξ βζα θ/α εθανιμβέξ, ημ ηνζπθςνμζζθάκζμ ακάβεηαζ ιε οδνμβυκμ

43 43 ηαζ ζοιποηκχκεηαζ πονίηζμ πμζυηδηαξ «διζαβςβμφ», πμο ηήηεηαζ ηαζ ακαηνοζηαθθχκεηαζ ιε αηυιδ ιεβαθφηενδ ηαεανυηδηα, π.π. ηδξ ηάλδξ ημο 99,99999%. Ζ ιμνθή ημο είκαζ ηοθζκδνζηή ιε δζάιεηνμ πενίπμο 10cm. Απυ ημκ ηφθζκδνμ ηυαμκηαζ δίζημζ, πάπμοξ πενίπμο 0,5mm, πμο έπεζηα απυ ηάπμζα επελενβαζία, δζαιμνθχκμκηαζ ζε δζυδμοξ ν -δ ιε επίηαλδ, δζάποζδ ή ειθφηεοζδ πνμζιίλεςκ. Σέθμξ, ζοβημθθμφκηαζ ηα δθεηηνυδζα ζηδκ ειπνυξ ηαζ ζηδκ πίζς υρδ ημο δίζημο, ηαθφπηεηαζ δ ειπνυξ επζθάκεζα ιε ακηζακαηθαζηζηυ επίζηνςια ηαζ βίκεηαζ ζηεβακή ζοζηεοαζία ζε πθαίζζα (π ). Σμ δθεηηνυδζμ ηδξ ειπνυξ υρδξ έπεζ ζπήια ζπάναξ ηαζ ηαθφπηεζ ημ 15% ηδξ επζθακείαξ ημο ζημζπείμο. Σμ πίζς δθεηηνυδζμ βίκεηαζ απυ θεπηυ θφθθμ αθμοιζκίμο ηαζ ηαθφπηεζ υθδ ηδκ επζθάκεζα ημο ζημζπείμο. τήκα πδιαηζηή απεζηυκζζδ ηδξ ημιήξ εκυξ ζοζηεοαζιέκμο δθζαημφ θςημαμθηασημφ ζημζπείμο. Σμ πανάδεζβια αθμνά ζε ζημζπεία πονζηίμο ηφπμο n/p Σα ακηακαηθαζηζηά οθζηά πμο πνδζζιμπμζμφκηαζ βζα ηδκ ηάθορδ ηςκ δθζαηχκ ζημζπείςκ είκαζ ηα ελήξ : SiO, AI 2 O 3, ΣΗΟ 2, Ta 2 Ο 5, Si 3 N 4. Πενζμνίγμοκ ηδκ ακάηθαζδ απυ ημ 30% ζημ 5%.