Концентраторами излучения

поля оказывает существенное влияние на концентрацию свободных электронов в приграничной области структуры. По аналогии с рассмотренными ранее случаями подача отрицательного напряжения на затвор вызывает обеднение канала вследствие отталкивания электрическим полем электронов в подложку. Более того, при некотором значении порогового напряжения ток стока почти прекращается, иначе говоря, наступает отсечка тока.

Отличие рассматриваемого случая от предыдущего — контакта двух металлов — состоит в том, что полупроводник, как правило, имеет существенно меньшую концентрацию свободных электронов, чем металл. Вследствие этого толщина слоя полупроводника, из которого уходят электроны, может оказаться во много раз больше, чем в металле.

они занимают места в узлах решетки, формируя твердый раствор замещения, и вносят вклад в концентрацию свободных носителей заряда, являясь либо донорами, либо акцепторами.

Для возникновения и сохранения электрического разряда необходимы электрическое поле, разгоняющее электроны до скоростей, достаточных для ионизации атомов газа, и источник электронной эмиссии, поддерживающий необходимую концентрацию свободных электронов в разрядном промежутке.

гии. Этот процесс называется рекомбинацией пар. При постоянной температуре устанавливается динамическое равновесие, определяющее концентрацию свободных электронов и дырок (при данной температуре).

При неодинаковой концентрации свободных электронов в различных металлах наблюдается диффузия электронов. Часть свободных электронов из металла с большей концентрацией переходит в другой металл, где концентрация меньше (действие сторонней силы). В. результате один из металлов, имевший меньшую концентрацию свободных электронов, получает отрицательный заряд, а другой — положительный; между металлами возникает электрическое поле и устанавливается электрическое напряжение или, как говорят, контактная э. д. с. Рис- 2"10- ТеРм°-

Внесение в полупроводник донорной примеси существенно увеличивает концентрацию свободных электронов, а концентрация дырок остается такой же, какой она была в собственном полупроводнике. В таком примесном полупроводнике электропроводность обусловлена в основном электронами, ее называют электронной, а полупроводники — полупроводниками n-типа. Электроны в полупроводниках n-типа являются основными носителями заряда (их концентрация высока), а дырки — неосновными.

На практике часто в полупроводнике присутствуют как донорные, так и акцепторные примеси, но с разными концентрациями (Ng и Na). Если Ng>Na, то при T—Q К все акцепторные уровни заполняются электронами, перешедшими с донорных уровней, и атомы акцепторов превращаются в отрицательные ионы. При этом образуется такое же число положительных донорных ионов, а число нейтральных атомов доноров уменьшается до Ng—Na. При повышении температуры, именно, эти атомы будут отдавать электроны, обусловливающие электронную проводимость. Поэтому разность Ng—Л;„ следует считать эффективной концентрацией доноров. При Na>Ng получаем полупроводник /7-типа с эффективной концентрацией акцепторов, равной Л'0—Ng. Если Na—Ng, то эффективная концентрация равна нулю, а полупроводник называется компенсированным. Он имеет такую же концентрацию свободных носителей, как и собственный.

Концентрация свободных носителей в приповерхностном слое зависит от значения и знака поверхностного заряда (см. § 1.8), который выше при описании эффекта поля не учитывался. Поверхностный заряд создает в полупроводнике электрическое поле, напряженность которого у поверхности <§пов = Рпов/(еоеп) =9^пов/(еоеп). Таким образом, заряд Qnos изменяет концентрацию свободных носителей так, как внешнее поле напряженностью <§ =Qn0B/e0. Например, положительный поверхностный заряд малого значения

проводимость as, и напряжение f/0, а затем удаляя элементарный слой толщиной Ап и вновь измеряя поверхностную проводимость (Ts/ и напряжение на каждом слое ?/,-, среднюю концентрацию свободных носителей заряда в удаленном слое определяют по формуле

Рассмотрим теперь отдельно положение уровня Ферми и •концентрацию свободных носителей заряда в собственных и при-•месных полупроводниках.

Внесение в полупроводник донорной примеси существенно увеличивает концентрацию свободных электронов, а концентрация дырок остается такой же, какой она была в собственном полупроводнике. В таком примесном полупроводнике электропроводность обусловлена в

Заключительная глава посвящена вопросам комплексной оптимизации СФЭУ с концентраторами излучения. На основе современных принципов системного подхода и технико-экономического анализа авторами разработана оригинальная методика математического моделирования и оптимизации СФЭУ, применение которой проиллюстрировано на примерах установок со слабо- и сильноконцентрирующими системами. Здесь же приводятся сведения о проектах и конструкциях СФЭУ с концентраторами излучения и обсуждаются перспективы их дальнейшего развития.

В данной книге впервые предпринята попытка комплексного рассмотрения фотоэлектрического метода преобразования концентрированного солнечного излучения. Материал книги разбит на пять глав, в которых последовательно рассмотрены физические основы фотоэлектрического метода преобразования интенсивных световых потоков, характеристики сильноточных солнечных элементов, методы расчета и характеристики концентрирующих систем, а также вопросы оптимального проектирования солнечных фотоэлектрических установок с концентраторами излучения.

Полученные универсальные зависимости для величины Р/Р0 могут быть использованы при решении задач оптимизации параметров фотоэлектрических модулей солнечных энергоустановок с концентраторами излучения.

солнечной установки с гетерофотоэлементами и концентраторами излучения // Гелиотехника. 1981. № 2. С. 3—6.

ОПТИМИЗАЦИЯ СОЛНЕЧНЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК С КОНЦЕНТРАТОРАМИ ИЗЛУЧЕНИЯ

Решение этой задачи требует разработки методики математического моделирования и оптимизации СФЭУ с концентраторами излучения, которая до настоящего времени еще не получила развития, соответствующего современному уровню исследований и проектирования сложных технических систем. Изложению общего подхода к оптимизации рассматриваемых СФЭУ и его иллюстрации на примере установок со слабо- и сильноконцентрирующими системами и посвящена данная глава.

Многообразие типов основных элементов СФЭУ с концентраторами излучения, схем их электрической, тепловой и механической коммутации, большое количество внешних факторов и связей, которые необходимо учитывать при выборе лучшего варианта, существенно усложняют задачу оптимизации установок данного класса и приводят к необходимости использования системного подхода к ее-решению [5, 6].

Покажем, что СФЭУ с концентраторами излучения может рассматриваться как сложная техническая система, а следовательно,

Очевидно, что любой элемент СФЭУ, выполняющий определенную функцию, например СЭ, может быть реализован в различных конструктивных вариантах (см. главу 3). В то же время некоторые конструктивные элементы могут выполнять несколько функций. Так концентратор солнечного излучения может использоваться для отвода тепла и защиты фотопреобразователей от воздействия внешних факторов и т. п. Все это еще раз свидетельствует о многообразии возможных вариантов СФЭУ и существенной неоднозначности выбора лучшего из них для тех или иных условий функционирования. Решение этой задачи и является целью структурно-параметрической оптимизации солнечных фотоэлектрических установок с концентраторами излучения, которые следует рассматривать и исследовать как сложные технические системы.

Именно на предпроектных этапах обосновывают и принимают решения о целесообразности создания энергоустановок новых типов и схем, в частности и СФЭУ с концентраторами излучения, предварительно определяют их структуру и параметры. В то же время глубокие конструктивные проработки на этих этапах, как правило, не проводятся, формируется лишь так называемый предпроектный облик установки.

мер, при разработке солнечной электроракетной двигательной установки по проекту SEPS предполагалось использовать в ее составе солнечные батареи с концентраторами излучения типа ППФ [27]. Были рассмотрены два варианта конструктивно-компоновочной схемы крыльев данной СФЭУ — с одной и с двумя панелями СЭ ( 5.10). Во втором варианте наряду с основными отражателями на поверхности панелей должны быть установлены дополнительные призматические зеркала. Проектные значения среднего коэффициента концентрации для этих двух вариантов составляли соответственно 2.3 и 3.5. В качестве материала отражателей предполагалось использовать алюминпрованную пленку кантон толщиной 7.5 мкм. Панели должны состоять из сборок усовершенствованных крем-