Aloqa, axborotlashtirish va telekommunikatsiya texnologiyalari sohasi xodimlaridan bir guruhi

Download 16 Mb. Pdf ko'rish
bet	55/72
Sana	21.12.2023
Hajmi	16 Mb.
	#126359

1 ... 51 52 53 54 55 56 57 58 ... 72

Bog'liq
7 2013

«Создание эффективных альтернативных источников энергии на основе нанотехнологий для систем телекоммуникаций» Р. Рахимов

Примечание
***
* Использован керамический порошок со средним размером гранул 0,5 мкм.
**
** Использован керамический порошок со средним размером гранул 5 мкм. Измерения проводились при температуре окружаю
щей среды 35°.
*
*** Числитель — ток при данном режиме, знаменатель — отношение тока при данном режиме к току батареи с покрытием штат
ным стеклом.
**** Числитель — ЭДС при данном режиме, знаменатель — отношение ЭДС при данном режиме к ЭДС батареи с покрытием штатным
стеклом. Измерения проводились при температуре окружающей среды 35°С.
Сотрудничество между специалистами по ИКТ и астрономами
является хорошим примером интеграции науки и образования
в нашей стране.
«Создание эффективных альтернативных
источников энергии на основе нанотехнологий
для систем телекоммуникаций»
Р. Рахимов,
доктор технических наук, профессор,
руководитель лаборатории НПО «Физика — Солнце»
Физикотехнического института АН Узбекистана
Максимальный КПД фотопреобразователей (ФП) на основе
кремниевых pn переходов достигнут в лабораторных образцах
~24%, в промышленных — 16–18%.
Дело в том, что оптимальный диапазон преобразования
солнечной энергии для кремниевых фотопреобразователей
приходится на инфракрасный спектр с малой интенсивностью
в солнечном потоке излучения, а поглощение более интенсив
ных коротких электромагнитных волн спектра солнечного из
лучения вызывает лишь изменение энтропии кристаллической
решетки кремния.
Таким образом, проблема повышения эффективности фо
топреобразователей на основе кремния, предназначенных для
массового производства электрической энергии из солнечной,
зависит от спектрального состава и интенсивности преобразу
ющей части спектра солнечного излучения. Необходимо разви
вать такие системы, позволяющие преобразовать неиспользуе
мую высокоэнергетическую коротковолновую часть солнечно
го излучения в диапазон, в котором фотоэлементы имеют
максимальный КПД. Кроме того, одной из главных проблем яв
ляется снижение температуры на солнечных батареях, с целью
предотвращения потери ЭДС, что не только снижает реальный
КПД, но и требует использования дополнительных элементов
для компенсации подобных потерь. В частности, для зарядки
большинства 12вольтовых аккумуляторов в оптимальном ре
жиме требуется 14,2–14,4 В. В то же время, за счет перегрева,
ЭДС ФП может снизиться на 18 и более процентов. В этом слу
чае приходится компенсировать эти потери дополнительно
включенными последовательно элементами. Тогда при нормаль
ной же температуре, наоборот, будет наблюдаться значитель
ное повышение напряжения, подаваемого на аккумулятор, что
также существенно снижает его срок службы. Таким образом,
необходимо найти пути решения стабилизации, температуры
на ФП, для того, чтобы обеспечить высокоэффективную работу
не только по преобразованию солнечного спектра в фототок,
но и продления срока службы аккумуляторов. В любом случае
мы вынуждены использовать аккумуляторы, так как в ночное
время ФП не могут быть использованы, следовательно, необхо
димо запасать энергию для этого периода времени.
Учитывая сказанное, нами разработан ряд пленочнокерами
ческих композитов, на основе полиэтиленовой пленки и функцио
нальной керамики, которые позволяют решать данную проблему.
В частности, нами был разработан ряд пленочнокерамичес
ких композитов, использование которых в системе ФП позволя
ет в определенных пределах стабилизировать температуру. Как
известно, повышение температуры фотобатареи на 3–4 градуса,
в зависимости от их качества, приводит к снижению эффектив
ности преобразования солнечной энергии примерно на 1%.
Для исследования влияния пленочнокерамических компози
тов на эффективность преобразования солнечной энергии в элек
трическую, использовались ФП на основе кремния, производства
НПО «Квант» (эффективная площадь 66 см
2
, состоящая из 20 пос
ледовательно соединенных элементов, ЭДС при 35°С — 11 В). Из
мерения проводились в различных режимах, отличающихся тем,
что рабочая поверхность ФП накрывалась штатным стеклом или
полимеркерамическими композитными пленками (таблица 1).
Режим 1. Покрытие штатным стеклом; Режим 2. Покрытие
трехслойным пленочнокерамическим композитом с содержа
нием керамики 2,5% (масс) в нижнем слое относительно поли
мера; Режим 3. Покрытие однослойным пленочнокерамическим
композитом с содержанием керамики 1,0% (масс); Режим 4. По
крытие однослойным пленочнокерамическим композитом с
содержанием керамики 1,5% (масс); Режим 5. Покрытие одно
слойным пленочнокерамическим композитом с небольшим со
держанием РЗЭ к керамике. Содержание керамики 0,5%* (масс)
относительно полимера; Режим 6. То же, что и режим 6, но содер
жание керамики относительно полимера 1,0%* (масс); Режим 7.
То же, что и режим 6, но содержание керамики относительно
67

полимера 2,0%* (масс). Режим 8. То же, что и режим 6, но содержа
ние керамики относительно полимера 5,0% ** (масс).
В результате проведенных исследований показано, что за
мена штатного стекла на пленочнокерамический композит
позволяет снизить температуру ФП на 7–15 градусов, при тем
пературе окружающей среды 351 градус Цельсия, увеличить ток
на 9–18%, ЭДС — на 4–10%.
Была рассчитана суммарная эффективность композитных
пленок Р при данной температуре на батарее Т, выраженная как
произведение отношение изменения тока и ЭДС относительно
батареи, где в качестве покрытия использовалось штатное стекло.
P=(Ii/Io)•(Ui/Uo), где Ii — ток ФП при данном режиме, Iо —
ток кремниевой фотоэлектрической батареи без покрытия, Ui —
ЭДС ФП при данном режиме, Uo — ЭДС со штатным стеклом.
Она возросла при данных условиях на 14–25%, в зависимости
от применяемого композита.

Download 16 Mb.

1 ... 51 52 53 54 55 56 57 58 ... 72

Download 16 Mb.

Pdf ko'rish