לדלג לתוכן
שינוי מצב סרגל צד
Math-Wiki
חיפוש
יצירת חשבון
כלים אישיים
יצירת חשבון
כניסה לחשבון
דפים לעורכים שלא נכנסו לחשבון
מידע נוסף
שיחה
תרומות
ניווט
עמוד ראשי
שינויים אחרונים
העלאת קובץ
כלים
דפים המקושרים לכאן
שינויים בדפים המקושרים
דפים מיוחדים
מידע על הדף
עריכת הדף "
תא פוטו-וולטאי
" (פסקה)
דף
שיחה
עברית
קריאה
עריכה
גרסאות קודמות
עוד
קריאה
עריכה
גרסאות קודמות
אזהרה:
אינכם מחוברים לחשבון. כתובת ה־IP שלכם תוצג בפומבי אם תבצעו עריכות כלשהן. אם
תיכנסו לחשבון
או
תיצרו חשבון
, העריכות שלכם תיוחסנה לשם המשתמש שלכם ותקבלו גם יתרונות אחרים.
בדיקת אנטי־ספאם.
אין
למלא שדה זה!
==רקע תיאורטי== רובם של התאים הפוטו וולטאים בנויים מחומרים [http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9A_%D7%9C%D7%9E%D7%97%D7%A6%D7%94 חצי מוליך] המורכבים כצומת p-n או ממחסום Schottky (מגע בין מתכת לחצי מוליך). בהתקנים אלה, זוגות של אלקטרון- חור, הנוצרים כתוצאה מבליעת קרינה, מופרדים על ידי שדה חשמלי פנימי הנוצר בצומת. איור 1 מראה את המרת הקרינה הפוגעת בצומת לאנרגיה חשמלית. לתהליך זה שלושת שלבים: 1. בליעה של קרינה א"מ בחצי המוליך. 2. יצירת זוגות של נושאי מטען חיוביים ונושאי מטען שליליים והפרדה ביניהם לאזורים שונים של התא. 3. מעבר של המטענים המופרדים, דרך מגעים חשמליים, לנגד עומס. [[קובץ:תא פוטו וולטאי-סכמה.png|300px|מרכז|ממוזער|איור 1 - תא פוטו-וולטאי]] תא שמש הוא התקן חצי-מוליך להיפוך ישיר של אנרגית השמש לחשמל. עצמת קרינת השמש שמגיעה לכדור הארץ היא <math> 1.4 kW/m^2</math> . חלק ממנה נבלע על-ידי האטמוספרה והחלק הזה הוא מינימלי כשהשמש נמצאת בזניט, אז מסלול קרני השמש באטמוספירה הוא הקצר ביותר, ועוצמת קרינת השמש המגיעה לכדור הארץ היא כ-<math>1 kW/m^2</math>. כדי לקבל הספק משמעותי נחוץ שטח גדול של סוללות תאי שמש, מה שהופך את השיטה ללא שימושית. למשל, כדי לקבל את ההספק של מנוע מכונית ממוצע עם מקדם יעילות של 20% נחוצה סוללת תאי שמש בשטח של 300 מ"ר, לעומת זאת בחלל תמיד יש אור שמש וניתן לדרוש הספק קטן יותר. למרות זאת, כששלחו חללית לשבתאי שנמצא רחוק מהשמש נאלצו לצייד אותו במקור אנרגיה גרעינית. מקדם היעילות של תא שמש תלוי במספר גורמים. אומנם שמו מרמז על היפוך של קרינת השמש דווקא, אך אנו נתבונן במקורות אור בטמפרטורות שונות ולתא נקרא בשם תא פוטו-וולטאי. מקדם היעילות של התא היה יכול להיות מקסימלי לו כל הפוטונים הפוגעים בו היו נבלעים וגורמים לתופעה הפוטו-וולטאית. אבל ספקטרום הקרינה של גוף חם הנתון בנוסחה של פלנק (Planck), רחב בהרבה מספקטרום הבליעה של חצאי-מוליכים מוכרים (איור 2). במילים אחרות, בקרינה של גוף חם נמצאים הרבה פוטונים שאת האנרגיה שלהם אי-אפשר להפוך לאנרגיה חשמלית. חוץ מזה, לחלק מהפוטונים ישנה אנרגיה גדולה בהרבה מזו הדרושה. האנרגיה העודפת של פוטונים אלו הופכת לחום. עובדה זו מגבילה גם היא את מקדם היעילות של הפיכת אנרגית השמש לאנרגיה חשמלית. מקדם יעילות ההפיכה של אנרגית שמש לאנרגיה חשמלית קטן בהרבה מיעילות הפיכתה לחום. למשל, במערכות קולטי שמש הפועלים בעזרת אנרגית השמש, האור הנקלט מנוצל כמעט במלואו. מאידך אין שיטה יעילה להפיכת אנרגית חום לאנרגיה חשמלית. [[קובץ:ספקטרום בליעה.png|300px|מרכז|ממוזער|איור 2 - ספקטרום הבליעה של סיליקון וספקטרום הקרינה של השמש (6000 K), וגוף שחור בטמפ' 3000 K.]] המקסימום בספקטרום הקרינה של גוף חם נמצא באורך גל <math>\lambda</math> הפרופורציוני באופן הפוך לטמפרטורה המוחלטת T של הגוף. תכונה זו מתוארת על ידי "[http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%95%D7%A7_%D7%95%D7%99%D7%9F חוק וין]" כ- <math>\lambda_{max}*T=const</math> (ראו ציור 2). כך, מקסימום הקרינה של מנורת להט בטמפרטורה של כ- <math>3000 K</math> נמצא באורך גל של- <math>1 \mu m</math> (תחום אינפרא אדום קרוב), ושל קרינת השמש באורך גל של <math>0.5 \mu m</math> . מהשוואת ספקטרום הבליעה של סיליקון לספקטרום הקרינה של גופים חמים מתקבל, שמקדם היעילות של תא סיליקון גדול יותר כשהוא מוקרן בקרינת שמש בהשוואה למנורת להט.
תקציר:
לתשומת לבך: תורמים אחרים עשויים לערוך או אף להסיר את תרומתך ל־Math-Wiki. אם אינך רוצה שעבודתך תהיה זמינה לעריכה על־ידי אחרים, אין לפרסם אותה פה.
כמו־כן, שמירת העריכה משמעה הבטחה שכתבת את הטקסט הזה בעצמך, או העתקת אותו ממקור שאינו מוגן בזכויות יוצרים (אפשר לעיין בדף
Math-Wiki:זכויות יוצרים
לפרטים נוספים).
אין לעשות שימוש בחומר המוגן בזכויות יוצרים ללא רשות!
ביטול
עזרה בעריכה
(נפתח בחלון חדש)