Фотоэлектрлік түрлендіргіштер. Спектрофотометрлік зерттеу әдістерін қолдану

Тақырыбы: Фотоэлектрлік түрлендіргіштер. Спектрофотометрлік зерттеу әдістерін қолдану.

ПРЕЗЕНТАЦИЯ

Жоспар:

Кіріспе;

Негізгі бөлім;

Фотоэлектрлік жүйе

Фотон энергиясы

Фотоэлектрлік түрлендіргіштер

Спектрофотометрлік әдісі

Қорытынды;

Пайдаланылған әдебиеттер.

Кіріспе

Қазіргі заманда элeктр энeргиясынсыз мүлдем eлeстету мүмкін емес. Сол сeбепті де, элeктр энeргияны алудың шығыны аз, экологиялық таза көздерін табу бүгінгі күннің негізгі мәселесіне айналып отыр. Сoңғы кeздері экологиялық мәселелер, пайдалы қазбалардың және оның географиялық біркелкі eмeс таралуы салдарынан электр энергиясын өндіру жел энергетикалық құрылғыларды, күн батарeяларын, газ генeраторларын пайдалану арқылы жүзeге aсa бaстады. Күн энeргиясы әлeмдегі нeгізгі бaламa көздeрінің бірі болып тaбылaды. Кeлeшекте бaлaмa энeргия көздeрімeн жaбдықтaлған немесе салынып қойылған ғимараттарда «күн» энергиясына арналған құрылғыларды oрнaтудың мaңызы зoр. Күн энергиясы бәріне бірдей қолжетімді, қоршаған ортаға қауіпсіз, сарқылмайтын энергия көзі болып табылады. Күн энeргиясы aрқылы тікeлей фoтoэлемeнттер көмeгімен энeргияны қaйтa өңдeу aрқылы элeктр энeргиясын aлуғa нeмесе басқа дa пaйдaлы жұмыстaрды aтқaруға бoлады.

Фотоэлектрлік жүйе

Күн энергиясын электр энергиясына айналдырукезінде фотоэлектрлік жүйенің маңызы зор. Күн энeргиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғылардың бірі - күн батарeялары. Күн батареясы- күн сәулeсінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шaлa өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен тұрaтын тoк көзі болып табылады. Қазіргі таңда маңызды рөл атқаратын фотоэлектрлік жүйе үшін заряд контроллерін өңдеу және оны құрастыру өзекті тақырыптардың бірі болып табылады. Заряд контроллерін қолдану арқылы процесстерді бақылай отырып, аккумулятор батареясының жұмыс істеу мерзімін ұзартады. Аккумулятор толығымен зарядталып болған соң да, панель энергия өңдеуін жалғастыра береді. Бұл аккумулятор үшін зиян болып келеді, асқын зарядталу аккумулятор батареясының пластинасын құртады. Мұндай мәселені заряд контроллері шешеді. Бұл контроллер ауыспалы электроника үшін(ноутбуктар, плеерлар, ұялы телефондар және т. б. ), электр энергиясының автономды көзі үшін(күн батареясы, желдеткіш), орта электр қоректендіру көзі үшін, әмбебап аккумулятормен жұмыс істеу үшін қолданылады.

Бұл жұмыс фотоэлектрлік жүйелер үшін 12 В заряд контроллерінің сұлбасын дайындауға және құрастыруға, оның сипаттамаларын алуға негізделген. Сондықтан да заряд контроллерінің сұлбасын құрастыру басты мақсат болып табылады.

Қазіргі кездегі физика, жарықты электромагниттік толқындар ретінде қарастырады, оның екі түрлі табиғаты бар. Ол өзін толқын ретінде көрсетеді, және корпускулалық қасиетке ие. Жарық сәуле шығарады және үздіксіз ағынмен емес, ол бөлек, бір-бірімен байланысы жоқ порциялармен немесе толқындық фотондармен таралады.

Әрбір фотон белгілі мөлшердегі энергия тасығыш болып саналады. Фотондар энергия мөлшері бойынша ажыратылады. Энергия мөлшері ең үлкен фотон, бұл толқындық теорияның ең үлкен жиілігімен сипатталатын сәулеленуге сәйкес фотон.

Егер тек көрінетін жарық туралы айтсақ, ең үлкен энергияға күлгін түсті фотондар ие, ал ең кіші фотондар, қызғылт сәуле ағындарының құрамына кіреді.

Фотон энергиясы сәулелену жиілігіне v пропорционал екені анық:

(1. 1)

мұндағы

- Планк тұрақтысы

Электромагниттік сәулелену шкаласында көрінетін жарық жиіліктері немесе толқын ұзындықтарының арасы өте тар мәнге ие болады: 0, 4-0, 8 мк. Көрінетін сәулеленудің жартылай өткізгіші бетіне түскенде болатын физикалық құбылыстарды қарастырғанда, әр түрлі энергиялардың фотондар ағыны ретінде қарастыруға болады.

Егер фотондардың ағыны қандай да бір металл бетіне түссе, фотондардың бір бөлігі сонда шағылады, ал қалған бөлігі металлға жұтылады. Жұтылған фотондар өз энергиясын металлдың кристалл торына және бос электрондарға береді де, тордың амплитудалық тербелісін және бос электрондрандың хаостық қозғалыс жылдамдығын жоғарлатады.

Металдар мен жартылай өткізгіштердің фотоэффектілік сұлбасы.

Егер фотон энергиясы үлкен болса, онда ол металдан электронды шығарып алуға жеткілікті болады, яғни шығу жұмысына φ қарағанда тең немесе үлкен энергияны қабылдайды.

Бұл құбылыс сыртқы фотоэффект деп аталады. Электронынан айрылған жартылай өткізгіш атомы, электрон зарядына тең дұрыс зарядқа ие болады. Бірақ электроны жоқ атомдағы орынды, көршілес атом электронымен толтырылуы мүмкін.

Бос электрон түзілуінен босаған орын зарядталған бөлшекке теңдей болады, ол кемтік деп аталады. Кемтіктер электр тогының өту процесіне қатысуы мүмкін.

Кең тараған фотоэлементтердің түрлері.

Екі жақты фотоэлектрлік модульдер.

Кемтіктер толтырылған аймақта болады, себебі олардың түзілуі тек қана жартылай өткізгіштердің кристалл торларының атомдарында ғана мүмкін.

Бос электрон-кемтік жұбының мөлшері жартылай өткізгіштердің беті жарықтанғанда кенет өсуі мүмкін. Бұл мынамен түсіндіріледі, кейбір фотондардың энергиялары электрондарды атомдардан шығарып алуға және оларды толтырылған аймақтан өткізу аймағына ауыстыруға жеткілікті болады. Бұл құбылыс ішкі фотоэффект деп аталады. Ішкі фотоэффекттің шарты мына теңдеумен анықталады.

мұндағы Eg - тиым салынған аймақтың ені.

Жартылай өткізгіштің сыртқы фотоэффект құбылысы да бар. Бірақ ол металлдағы жағдайға қарағанда әлдеқайда күрделі сипатқа ие.

Фотоэлектрлік батареяның көрсеткіштерін есептеу алгоритмі

Күн фотоэлектрлік батареяның өндіретін электр энергиясының шамасы:

мұндағы Ршек - шектік қуаты ФЭБ;

Рс. шек=1000 Вт/м2 - шектік қуаттың стандарттық мәні;

- күн энергиясын түрлендірудің орташа эффектілік мәні;

эт - фотоэлектрлік модульдің эталонды ПӘК ;

Ес -фотоэлектрлік модульдің бетіне түсетін орташа периодты қосынды энергетикалық жарықтануы.

Егер белгілесек:

мұндағы Tк-с-шектік күн-сағат саны; Кт-түрлендіру коэффициенті,

Онда:

Фотоэлектрлік қондырғының өндіретін энергиясы EФЭҚ

мұндағы n- фотомодулдің саны.

Фотоэлектрлік күн қондырғысымен әрбір айда өндірілген электр энергиясының шамасы 2. 1- кесте гистограмма түрінде анықтауға болады.

Болашақта фотоэлектрлік батареяның көрсеткіштерін есептеу алгоритмін Mathcad- қолданбалы бағдарламаның пакетінде жасау.

ЕФЭҚ= ЕФЭБ n,

Әрбір айда ФЭҚ өндірген электр энергиясы EФЭҚ

Энергия өндіргіш

өлшем бірлігі

Ай

Жыл

Фотоэлектрлік қондырғы

EФЭқ.

кВтсағ

Берілген мәліметтер

Фотоэлектрлік батареясының берілген көрсеткіштері

Көрсеткіштері

Белгісі

Өшемі

Нұсқа

Фотомодульдің шектік қуаты

Pшек

Вт

Фотомодуль саны

саны

Көрсеткіштері

Белгісі

Өшемі

Нұсқа

Фотомодульдің шектік қуаты

Pшек

Вт

Фотомодуль саны

саны

Спектрофотометрлік әдісі

Фотометрлік талдау әдісі біртекті ортаның электромагнитті сәулелерді таңдап жұтуына негізделген. Әрбір біртекті орта белгілі толқын ұзындықтағы сәулелерді таңдап жұтуға қабілетті. Фотометрлік талдау әдісі қолданылатын аппаратураларға байланысты фотоколориметрлік және спектрофотометрлікдеп бөлінеді.

Фотоколориметрлік әдісте түсті ерітінділердің жарықты жұтуы анықталады, бұл әдіс көбінесе ерітінділер концентрациясын анықтауда қолданылады және жарық сүзгіштер қолданылады, аппаратураның (күрделі емес аппаратура) өлшеу дәлдігі ( %) .

Спектрофотометрлік әдісте аса күрделі құралдар- спектрофотометрлер қолданылады. Осындай құралдар түсті де, түссіз де қосылыстарды талдауға мүмкіндік береді. Бұл әдістек қана Бугер- Ламберт- Бер заңы жұту коэффициентінің зерттелуші заттардың концентрациясына тәуелсіздігі заңдылығы толығымен орындалғанда қолданылады.