Exam text content

SMG-4450 AURINKOSÄHKÖ
tentti 18.10.2011 , . Aki Korpela
OMAN OHJELMOITAVAN LASKIMEN KÄYTTÖ SALLITTU

Tehtävä 1: auringon säteilemä energia

Vastaa lyhyesti seuraaviin kysymyksiin:

(a) Miksi aurinko säteilee energiaa ympäristöönsä? (2 p)

(b) — Millä tavoilla ihminen aistii auringonsäteilyn eri aallonpituudet? (2 p)

(9) Miksi auringonsäteily etenee avaruudessa vaimenematta? Entä miksi auringon-
säteily vaimenee ilmakehässä? (2 p)

Tehtävä 2: valosähköinen ilmiö

Kolme kappaletta on altistettu auringonsäteilylle. Yksi kappaleista on germaniumia (Ge,
0.67 eV), toinen piitä (Si, 1.09 eV) ja kolmas timanttia (C, 5.50 eV). Suluissa on esitetty
jokaiselle aineelle kemiallinen merkki ja energia-aukon suuruus huoneenlämpötilassa.
Kerro, mitä valosähköinen ilmiö tarkoittaa, ja tarkastele sen toteutumista näissä kolmessa
aineessa. Planckin vakion lukuarvo on h = 4.135667 x 10'5 eVs. (6 p)

Tehtävä 3: piiaurinkokennon virta-jännite-käyrä ja sen olosuhderiippuvuus

Oheinen kuva esittää piiaurinkokennon tyypillistä virta-jännite-käyrää.

(a) — Esitä lyhyesti kennon rakenne ja kerro rakenteen avulla, mitä kennon sisällä
tapahtuu tyhjäkäynti- ja oikosulkutilanteessa. Käy periaatteellisella tasolla läpi
myös kuvaan (a) merkittyjen pisteiden (i) ja (ii) muodostuminen. (3 p)

(b) — Miten lämpötilan ja säteilyintensiteetin muutokset näkyvät virta-jännite-käyrässä?
Piirrä, miten virta-jännite-käyrä muuttuu kuvaan (b) verrattuna, jos lämpötila ja
säteilyintensiteetti pienenevät tai suurenevat. (3 p)

  

(a) (b)

KÄÄNNÄ!

W

0,5-7eV
Tehtävä 4: maksimitehopisteen seuranta ja aurinkosähkön verkostovaikutukset

(a)

(b)

Mitä aurinkopaneelin maksimitehopisteen seuranta tarkoittaa ja miksi se on
tarpeellista? Miksi maksimitehopisteen seurannasta tulee sitä haastavampaa, mitä
useammasta paneelista voimala koostuu? Esitä lopuksi yksi maksimitehopisteen
seurantamenetelmä ja kerro lyhyesti sen toimintaperiaate. (3 p)

Miksi hajautettu sähköntuotanto aiheuttaa yleisesti ottaen ongelmia Suomen
sähköverkossa? Kari Mäen vierailuluennossa aurinkosähkön verkostovaikutukset
luokiteltiin kolmeen kategoriaan: verkon suojaus, verkon jännitteensäätö ja
sähkön laatu. Valitse näistä kategorioista kaksi ja kerro molemmista yksi
verkostovaikutuksen esimerkkitilanne. (3 p)

Tehtävä 5: aurinkosähköön liittyviä käsitteitä

(a)
(b)
(e)
(d
(e)
O

Selitä lyhyesti seuraavat käsitteet (1 p/kohta):

epäsuoran energia-aukon puolijohde
vähemmistövarauksenkuljettaja
aurinkovakio

ilmamassa

sähköverkon saareke

aktiivinen elektrodi