Сонячний елемент

Реферат: Винахід належить до енергетики і може бути використаний для виробництва електричної енергії. Сонячний елемент містить два фотоелектричні шари з електронно-дірковим переходом в околі границі їх розділу. На фотоелектричних шарах зверху і знизу знаходяться графенові струмовивідні шари, а фотоелектричні шари виконані з графану. Технічним результатом винаходу є високий коефіцієнт корисної дії. UA 100796 C2 (12) UA 100796 C2 UA 100796 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до галузі енергетики і може бути використаний для виробництва електричної енергії на основі перетворення сонячного випромінювання. Відомий сонячний елемент, який містить два фотоелектричні шари з електронно-дірковим переходом в околі границі між ними [Т. Байере 20 конструкций с солнечными елементами. М.: Мир, 1988.-198 с.]. Цей елемент знайшов застосування при виробництві кремнієвих сонячних батарей, що перетворюють сонячне випромінювання в електричну енергію Однак він має низьку механічну міцність і малий коефіцієнт корисної дії. В основу винаходу поставлено задачу створення сонячного елемента, який характеризувався б високою прозорістю для сонячного випромінювання, що дозволило б збільшити його коефіцієнт корисної дії і мав би високі механічні характеристики. Поставлена задача вирішується тим, що в сонячному елементі, який містить два фотоелектричні шари з електронно-дірковим переходом в околі їхньої границі, згідно винаходу, фотоелектричні шари розміщені між графеновими струмоводами, а фотоелектричні шари виконані з графану. Графен - графановий сонячний елемент має високий коефіцієнт корисної дії, завдяки тому, що графенові шари практично прозорі для сонячного випромінювання. В область електроннодіркового переходу проходить до 98 % сонячних променів, які падають на поверхню сонячної батареї. Графен - графанова багатошарова структура має високу механічну міцність, на два порядки вищу, ніж структура з стальних шарів. Тобто, сонячні елементи зручні при встановленні їх на дахах будинків, не пошкоджується від дощу, граду, вітру. Графен - графанові шари мають на порядки вищу механічну міцність, ніж кремнієві і навіть ніж стальні шари. Завдяки цьому підвищуються експлуатаційні характеристики сонячних батарей. Сонячний елемент містить два фотоелектричні шари з графану, розміщені між двома графеновими шарами. В околі границі між графановими шарами знаходиться електроннодірковий перехід. Сонячний елемент працює наступним чином: на поверхню сонячного елемента падає сонячне випромінювання, яке практично безперешкодно проходить через графеновий шар (прозорість шару - 98 %), в електронно-дірковому переході фотони сонячного випромінювання створюють електронно-діркові пари. Енергія фотона передається електрону, внаслідок чого він долає заборонену зону і стає вільним електроном. В матеріалі утворюється ще один тип носіїв заряду-дірка. В матеріалі nтипу існує недостача дірок, у матеріалі р-типу провідності - недостача електронів. Тому утворені вільний електрон і вільна дірка мігрують у різних напрямах, що приводить до появи на струмовиводах фотоелектрорушійної сили. Якщо сонячні елементи з'єднати в сонячну батарею і підключити до неї навантаження, то в ньому з’явиться струм. Таким чином, енергія сонячного випромінювання перетворюється в електричну енергію. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 Сонячний елемент, який складається з двох фотоелектричних шарів з електронно-дірковим переходом в околі їхньої границі, який відрізняється тим, що фотоелектричні шари розміщені між графеновими струмовиводами, причому фотоелектричні шари виконані з графану. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 1