ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ХИМИЧЕСЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ из "Фотоэлектрохимическое преобразование солнечной энергии" Рассмотрим физический смысл этих сомножителей. [c.55] Для солнечного спектра рассчитанная зависимость К,, от Е представлена на рис. 26. Она представляет собой кривую с максимумом вблизи некоторого оптимального значения ширины запрещенной зоны = 1,1 н- 1,5 эВ (точное значение несколько меняется с изменением спектрального распределения, которое в свою очередь зависит от атмосферной массы -толщины слоя атмосферы, сквозь который прошли солнечные лучи). [c.55] Приведенный интервал Щ ограничивает круг полупроводниковых материалов, которые могут быть использованы для создания эффективных преобразователей энергии солнечного излучения. Ближе всего к идеальному полупроводнику оказываются Si ( = 1,11 эВ), InP (1,28 эВ), GaAs (1,43 эВ), dTe (1,50 эВ). [c.55] В элементах регенеративного типа равен фототоку короткого замыкания солнечной батареи в случае микрогетерогенных систем для преобразования солнечной энергии в химическую (см. 1л. 5) вместо фототока следует подставить скорость образования нового вещества (в электрических единицах) в первичном акте реакции. [c.56] Квантовый выход фактически характеризует эффективность разделения генерированных светом зарядов. Качественное представление о характере зависимости У от некоторых свойств полупроводника и излучения можно получить, анализируя формулу (2.2) для фототока-к этому мы вернемся немного позже. [c.56] Рассмотрим кратко влияние свойств полупроводника и электромагнитного излучения на перечисленные характеристики фотоэлектрохимического преобразователя энергии (см. также [49]). Связь между К,нг и шириной запрещенной зоны обсуждалась выше. Величина квантового выхода фототока, как следует из уравнения (2.2), определяется соотношением между коэффициентом оптического поглощения света а, толщиной обедненного слоя и диффузионной длиной неосновных носителей Первая из перечисленных величин зависит от типа оптических переходов в полупроводнике, вторая-от концентрации основных носителей [см. уравнения (1.16) и (1.17)], которая регулируется введенными в полупроводник донорными или акцепторными примесями, третья-от совершенства кристаллической структуры материала и концентрации в нем случайных примесей и дефектов, служащих центрами рекомбинации. [c.57] Оптимальное значение толщины обедненного слоя лежит в интервале 10 -10 см (соответствует концентрации основных носителей см ). При больших L напряженность электрического поля в обедненном слое снижается, так что время пролета носителей может стать больше их времени жизни, и тогда часть генерированных светом носителей рекомбинирует внутри обедненного слоя. Кроме того, становится весьма вероятным упоминавшийся выше нежелательный процесс диффузии основных носителей против электрического поля и их переход в раствор. При меньших Ls основные носители вместо того, чтобы дрейфовать в поле обедненного слоя в глубь полупроводника, могут туннелировать сквозь обедненный слой в раствор. Всё это уменьшает степень разделения зарядов и снижает квантовый выход. [c.58] Ограничения, накладываемые на удельное сопротивление материала электрода (определяемое концентрацией легирующей примеси), а также на его геометрические размеры и форму, вытекают, во-первых, из условия Ь с, а также из требования малого омического падения потенциала в элементе. Для ориентировки приведем типичные значения фототока короткого замыкания 4 1.с в элементах (10-30 мА/см ) и фотонапряжения при разомкнутой цепи ф , (0,3-0,7 В при прямом солнечном освещении, т. е 100 мВт/см ). Чтобы не снижать заметно фактор заполнения / омическое падение напряжения Л должно быть по порядку величины меньше, чем фр . Отсюда следует, что полное (последовательное) сопротивление элемента К не должно заметно превышать 1 Ом, что достижимо при использовании полупроводниковых материалов с удельным сопротивлением порядка 0,01-10 Ом см (и. конечно, при отсутствии заметного сопротивления токоподводов и перенапряжения электрохимической реакции). [c.58] Вернуться к основной статье