Exam text content

 

 

SMG-4450 Aurinkosähkö
tentti 21.10.2010 . Aki Korpela
OHJELMOITAVAN LASKIMEN KÄYTTÖ SALLITTU

Tarkastellaan kolmea huoneenlämpötilassa olevaa puolijohdekappaletta, joista
ensimmäinen on piitä (Si), toinen väriaineaurinkokennoista tuttua titaanidioksidia (TiO2)
ja kolmas alumiininitriittiä (AIN). Kaikki puolijohteet ovat puhtaita, eli niitä ei ole
seostettu. Piin energia-aukko huoneenlämpötilassa on noin 1.1 eV, ja vastaavat lukemat
titaanidioksidille ja alumiininitriitille ovat noin 3.3 eV ja 6.3 eV. 0,5-5 a V
dworagornoale
Kerro, mitä valosähköisen ilmiön toteutuminen puolijohteessa tarkoittaa, ja tarkastele sen
toteutumista edellä mainituissa kappaleissa, kun ne altistetaan auringonsäteilylle.

Planckin vakion lukuarvo on h = 4.1357 x 105 eVs. (6 p) W
= v

Vastaa lyhyesti seuraaviin kysymyksiin:

(a) Mitä se tarkoittaa, että sähkömagneettisen säteilyn energia on kvantittunut? (1 p)

(b) — Miksi aurinkokennon minimipaksuus riippuu siitä, onko käytetyllä puolijohteella
suora vai epäsuora energia-aukko? (1 p)

(c) Miksi pn-liitos on oleellinen rakenne piiaurinkokennoissa? (2 p)

(d) — Miksi väriaineaurinkokennojen puolijohde ei saa absorboida näkyvää valoa? (2 p)

: 12
Selitä lyhyesti seuraavat käsitteet: (1 p/kohta) Ldn IA ho 0 [0
(a) aurinkovakio, /56 4: veret. (b) ilmamassa, ?"*

(c) vähemmistövarauksenkuljettaja, (d) aurinkokennon hyötysuhde,
(e) valenssivyö, (£) aktiivinen elektrodi väriainekennossa.
4

Tässä tehtävässä käsitellään olosuhteiden vaikutuksia piiaurinkokennon toimintaan. Selitä
seuraavien olosuhdevaikutusten syyt ja seuraukset:

(a) lämpötilan vaikutus kennon oikosulkuvirtaan (1),

(b) säteilyintensiteetin vaikutus kennon oikosulkuvirtaan (1 p),

(c) lämpötilan vaikutus kennon tyhjäkäyntijännitteeseen (1.5 p),

(d) säteilyintensiteetin vaikutus kennon tyhjäkäyntijännitteeseen (1.5 p).

Kerro — vielä lopuksi, mitkä edellä mainituista olosuhderiippuvuuksista ovat
merkittävimpiä kennon toiminnan kannalta (1 p).

s, -

(a) Hahmottele — piiaurinkokennon = virtä-jännite-käyrä ja tee siihen seuraavat
merkinnät: —tyhjäkäyntijännite, oikosulkuvirta, maksimitehopisteen = jännite,
maksimitehopisteen virta. (2 p)

KÄÄNNÄ!
 

(b) — Miten huipunkäyttöaika määritellään, ja mikä on sen tyypillinen arvo aurinko-
sähkövoimalalle Etelä-Suomen olosuhteissa? (2p)

(c) — Mitä hajautetun energiantuotannon — verkostovaikutuksiin liittyvä termi
saareke tarkoittaa, ja miksi se voi aiheuttaa ongelmia?

ju?
J AT
00
|, NNN
Xa
yri"
VA