Exam text content

SMG-4450 Aurinkosähkö
tentti 17.1.2011 Aki Korpela
OMAN OHJELMOITAVAN LASKIMEN KÄYTTÖ SALLITTU

1.

Tee selkoa fotonien absorption eroavaisuudesta suoran ja epäsuoran energia-aukon
puolijohteissa. Lähde liikkeelle siitä, mitä fotonien absorptio puolijohteessa yleisesti
ottaen tarkoittaa, ja lopeta vastauksesi perusteluun siitä, miksi epäsuoran energia-aukon
puolijohteesta valmistettu aurinkokenno on huomattavasti paksumpi kuin suoran energia-
aukon puolijohteesta valmistettu aurinkokenno.

2

Sekä perinteinen piiaurinkokenno että uuden teknologian väriaineaurinkokenno toimivat
ulkoapäin — katsottuina samalla tavalla, sillä molemmat tuottavat sähkötehoa
auringonsäteilylle altistettuina. Sisäiseltä toiminnaltaan nämä kennotyypit ovat kuitenkin
kovin erilaisia. Kerro mahdollisimman selväjärkisesti, mitkä ovat merkittävimmät
eroavaisuudet näiden kennotyyppien toimintaperiaatteissa.

3

(a) Mikä on puolijohteen valenssivyön elektronien fysikaalinen tulkinta? Toisin
sanoen, mikä on valenssivyön elektronien rooli puolijohteen kiderakenteessa?
Entä mikä fysikaalinen tulkinta sille tilanteelle, jossa valenssivyö EI ole täynnä.
(3P)

(b) — Miksi piiaurinkokennon tyhjäkäyntijännite pienenee lämpötilan noustessa? (3 p)

4.
Nämä kysymykset liittyvät kurssin harjoitustyöhön.

(a) Miksi harjoitustyössä käsitellystä mittausdatasta oli vaikea selvittää luotettavasti
paneelin lämpötilan ja oikosulkuvirran välistä riippuvuutta? (2 p)

(b) Mitä aurinkopaneelin maksimitehopisteen seurannalla tarkoitetaan? Anna kaksi
esimerkkiä menetelmistä, joilla maksimitehopistettä voidaan seurata. (2 p)

(c) — Tarkastellaan 125 W:n aurinkopaneelin sähköenergiantuotantoa Tampereen
olosuhteissa. Kerro, mikä on suuruusluokka vuoden aikana kertyvälle
sähköenergialle kilowattitunneissa, jos paneelia käytetään maksimitehopisteessään.
Mitä tämä energiamäärä tarkoittaa huipunkäyttöajan avulla lausuttuna? (2 p)

5:
Selitä lyhyesti seuraavat termit: (1 p/kohta)
(a) aurinkovakio, (b) Fermi-energia, — (c) ilmamassa,

(d) fononi, (e) rekombinaatio, — (£) vähemmistövarauksenkuljettaja.