Конструювання та технологія виготовлення сонячних елементів

Основні критерії відбору напівпровідникових матеріалів за властивостями для виготовлення сонячних елементів. Високоефективні конструкції фотоперетворювачів на основі p-n-переходу. Етапи виготовлення типового кремнієвого сонячного елемента. Застосування плівок прозорих провідних оксидів (SnO₂, ITO) у сонячних елементах і способи їх виготовлення. Основні правила з’єднання сонячних елементів у батарею. Застосування шунтуючих діодів.

Методика дослідження параметрів напівпровідникових структур

Методи вимірювання вольт-амперних характеристик сонячних елементів. Визначення зворотного струму насичення та коефіцієнта не ідеальності вольт-амперної характеристики фотоперетворювачів. Визначення параметрів електричних переходів із досліджень вольт-фарадних характеристик. Способи дослідження перехідного опору контактів сонячного елемента.

Еліонна технологія

Еліонні технології. Основні переваги їх використання порівняно з традиційними. Радіаційне дефектоутворення. Причини його виникнення та методи відпалу.

Літієві джерела живлення

Розрядні характеристики літієвих джерел живлення і їх енергетичні параметри. Саморозряд в літієвих джерелах. Принцип роботи суперконденсаторів і їх параметри.

Основи метрології та електричних вимірювань

Будова і принцип дії приладів магніто електричної, електромагнітної та індукційної систем. Будова і принцип дії приладів електродинамічної, електростатичної та термоелектричної систем. Електронні аналогові вольтметри постійного струму. Електронні аналогові вольтметри змінного струму, універсальні вольтметри.

Теоретичні основи електротехніки

Режими роботи електричного ланцюга постійного струму. Графічний метод аналізу нелінійних електричних ланцюгів постійного струму. Миттєве, максимальне, середнє та діюче значення змінного синусоїдального струму. Електричний ланцюг змінного синусоїдального струму з послідовно з’єднаними активним та індуктивним опорами. Закон Ома. Хвильові та векторні діаграми. Робота електричного ланцюга змінного струму при резонансі напруг. Векторні та хвильові діаграми. Резонанс струмів у електричному ланцюгу змінного струму. Умова резонансу. Резонансна частота. Коефіцієнт потужності електричного ланцюга. Шляхи його підвищення.

Електричні машини

Будова та принцип дії колекторних машин постійного струму. Будова та принцип дії однофазних і трифазних трансформаторів. З’єднання зіркою та трикутником. Будова та принцип дії синхронних машин. Будова та принцип дії асинхронних машин.

Електрична частина станцій і підстанцій

Тупикові, відгалужені, прохідні та вузлові підстанції; головні схеми підстанцій. Схеми живлення власних потреб електричних станцій та підстанцій. Силові трансформатори електричних станцій і підстанцій: типи силових трансформаторів та їх параметри.

Електричні системи і мережі

Структура та призначення електричних мереж. Класифікація електричних мереж. Схеми заміщення і параметри елементів місцевих електричних мереж. Активний та реактивний опори та активна і реактивна провідності повітряних та кабельних ліній електропередач. Баланси активної та реактивної потужностей у електричних мережах та їх основні складові. Джерела реактивної потужності. Частота і напруга як основні параметри якості електроенергії. Методи регулювання напруги та частоти у електричних мережах.

Основи релейного захисту та автоматизації енергосистем

Призначення релейного захисту і автоматики систем електропостачання. Основні вимоги до релейного захисту. Реле та їх класифікація. Схема з’єднань трансформаторів струму і обмоток реле в повну зірку. Види релейних захистів лінії, область їх застосування.

Техніка високих напруг

Методи вимірювання високих напруг. Дільники напруги. Методи одержання високих напруг. Грозозахист повітряних ліній електропередач і підстанцій.

Гідрогазодинаміка та технічна термодинаміка

Ламінарний і турбулентний рух рідини. Досліди Рейнольдса. Фізико-механічні властивості рідини: в’язкість, поверхневий натяг, явище капілярності. Рідини реальні та ідеальні.

Тепломасообмін

Теплова ізоляція. Теплоізоляційні матеріали. Критичний діаметр циліндричної стінки. Інтенсифікація процесів теплопередачі шляхом збільшення коефіцієнтів теплопередачі та шляхом оребрення. Процес конденсації. Види конденсації. Вплив різних факторів на тепловіддачу при конденсації пари.

Відновлювані джерела енергії

Пасивні і активні системи теплопостачання. Сонячні коллектори. Одно- та багатоконтурні геліосистеми. Сонячна електростанція зі ставком. Схема СЕС, теплоносій, робоче тіло, принцип роботи. Сонячна електростанція баштового типу з геліостатами. Одно- і двоконтурні схеми СЕС. Принцип дії. Будова, принцип дії і енергетична діаграма сонячного термоемісійного генератора. Будова і принцип дії сонячного термоелектричного перетворювача – термоелемента.

Технологія виробництва електричної енергії

Технологічний процес виробництва електроенергії на ТЕС. Технологічний процес виробництва електроенергії на ГЕС. Технологічний процес виробництва електроенергії на АЕС.

Математичні методи і моделі в електротехніці

Схеми заміщення електроенергетичних систем та формування рівнянь їх усталеного режиму. Транспортна задача електроенергетики.

Основи світлотехніки

Енергетичні та світлові характеристики. Оптичні характеристики тіл і середовищ (коефіцієнти поглинання, пропускання, відбивання, пропускання).

Джерела оптичного випромінювання

Лампа розжарення та галогенна лампа розжарення. Їх будова та принцип дії. Конструкції та призначення ламп. Класифікація люмінесцентних ламп. Загальна будова, принцип дії, маркування та області практичного використання даного типу ламп.

Світлові прилади

Світильники. Будова та принцип дії. Прилади прожекторного класу, будова, принцип дії. Проектори, принцип дії та будова.

Фотометричні пристрої

Методи вимірювання світлових величин (сили світла, світлового потоку, яскравості та освітленості).

Світлотехнічні матеріали

Світлопропускні матеріали та характеристика кожного виду пропускання світлового потоку з графічним представленням. Основні представники неорганічних та органічних матеріалів.

Економіка та організація виробництва

Характеристика промислового підприємства, загальна та виробнича структура. Кількісні та якісні показники виробництва.

Список питань

1. Температурна залежність концентрації електронів в напівпровіднику n-типу.

2. Температурна залежність електропровідності для напівпровідника n-типу.

3. Температурна залежність рухливості, механізми розсіювання електронів.

4. Термоерс і ефект Холла в напівпровідниках.

5. Гомогенні та гетерогенні системи. Діаграма стану двохкомпонентної системи при умові утворення неперервних твердих розчинів.

6. Умови очистки речовин кристалізацією. Рівноважний і ефективний коефіцієнт розподілу і їх зв’язок. Вплив різних факторів на ефективність очистки речовини зонною перекристалізацією.

7. Класифікація методів вирощування кристалів. Методи Чохральського, Бріджмена.

8. Сорбційні методи очистки речовин. Принцип іонного обміну в одержанні чистих речовин. Одержання деіонізованої води і її використання.

9. Основні властивості та застосування металів високої електропровідності та сплавів високого опору в електротехніці. Опір провідних матеріалів на високих частотах.

10. Основні властивості і застосування кремнію та карбіду кремнію в електротехніці.

11. Основні властивості та застосування магнітом’яких і магнітотвердих магнітних матеріалів та феритів в електротехніці.

12. Біполярний транзистор. Режими роботи та характеристики.

13. Польові транзистори з p-n-переходом. Провідний канал. Характеристики та параметри.

14. Фізичні процеси у багатошарових p-n-p-n-структурах. Тиристори та їх типи. Принцип роботи ВАХ.

15. Швидкодія польових транзисторів. Шляхи її підвищення.

16. Оптичні коефіцієнти. Основні типи поглинання світла речовиною.

17. Власне поглинання світла у напівпровідниках. Край власного поглинання. Типи оптичних переходів електронів із валентної зони у зону провідності.

18. Явище фотопровідності. Залежність її величини від часу дії світла. Стаціонарна фотопровідність.

19. Внутрішній фотоефект. Інтенсивність оптичної генерації нерівноважних носіїв заряду, її фізичний зміст.

20. Час життя нерівноважних носіїв заряду, основні величини та співвідношення, що визначають його величину.

21. Призначення, будова, принцип роботи та практичне використання сонячних елементів. Класифікація напівпровідникових p-n-переходів.

22. Причини виникнення вбудованого електричного поля в області контакту напівпровідників n- і p-типу провідності. Контактна різниця потенціалів, її залежність від концентрації легуючих домішок та ширини забороненої зони напівпровідника.

23. Енергетична діаграма напівпровідникового p-n-переходу в стані термодинамічної рівноваги та при підєднанні постійної зовнішньої напруги.

24. Вольт-амперна характеристика неосвітленого і освітленого напівпровідникового p-n-переходу (аналітичний вираз та графічне зображення). Визначення основних параметрів фотоперетворювача з експериментально отриманих ВАХ.

25. Основні режими роботи напівпровідникового фотоперетворювача (режим короткого замикання, холостого ходу) та максимальної потужності.

26. Коефіцієнт корисної дії сонячного елемента. Його залежність від ширини забороненої зони напівпровідника.

27. Послідовний і шунтуючий опори напівпровідникового фотоперетворювача. Їх вплив на його основні параметри (струм короткого замикання, напругу холостого ходу, фактор заповнення ВАХ).

28. Основні критерії відбору напівпровідникових матеріалів за властивостями для виготовлення сонячних елементів.

29. Охарактеризувати високоефективні конструкції фотоперетворювачів на основі p-n-переходу.

30. Проаналізувати етапи виготовлення типового кремнієвого сонячного елемента.

31. Застосування плівок прозорих провідних оксидів (SnO₂, ITO) у сонячних елементах і способи їх виготовлення.

32. Основні правила з’єднання сонячних елементів у батарею. Застосування шунтуючих діодів.

33. Охарактеризувати методи вимірювання вольт-амперних характеристик сонячних елементів.

34. Визначення зворотного струму насичення та коефіцієнта не ідеальності вольт-амперної характеристики фотоперетворювачів.

35. Визначення параметрів електричних переходів із досліджень вольт-фарадних характеристик.

36. Способи дослідження перехідного опору контактів сонячного елемента.

37. Еліонні технології. Основні переваги їх використання порівняно з традиційними.

38. Радіаційне дефектоутворення. Причини його виникнення та методи відпалу.

39. Розрядні характеристики літієвих джерел живлення і їх енергетичні параметри. Саморозряд в літієвих джерелах.

40. Принцип роботи суперконденсаторів і їх параметри.

41. Будова і принцип дії приладів магніто електричної, електромагнітної та індукційної систем.

42. Будова і принцип дії приладів електродинамічної, електростатичної та термоелектричної систем.

43. Електронні аналогові вольтметри постійного струму.

44. Електронні аналогові вольтметри змінного струму, універсальні вольтметри.

45. Режими роботи електричного ланцюга постійного струму.

46. Графічний метод аналізу нелінійних електричних ланцюгів постійного струму.

47. Миттєве, максимальне, середнє та діюче значення змінного синусоїдального струму.

48. Електричний ланцюг змінного синусоїдального струму з послідовно з’єднаними активним та індуктивним опорами. Закон Ома. Хвильові та векторні діаграми. Робота електричного ланцюга змінного струму при резонансі напруг. Векторні та хвильові діаграми.

49. Резонанс струмів у електричному ланцюгу змінного струму. Умова резонансу. Резонансна частота.

50. Коефіцієнт потужності електричного ланцюга. Шляхи його підвищення.

51. Будова та принцип дії колекторних машин постійного струму.

52. Будова та принцип дії однофазних і трифазних трансформаторів. З’єднання зіркою та трикутником.

53. Будова та принцип дії синхронних машин.

54. Будова та принцип дії асинхронних машин.

55. Тупикові, відгалужені, прохідні та вузлові підстанції; головні схеми підстанцій. Схеми живлення власних потреб електричних станцій та підстанцій.

56. Силові трансформатори електричних станцій і підстанцій: типи силових трансформаторів та їх параметри.

57. Структура та призначення електричних мереж. Класифікація електричних мереж.

58. Схеми заміщення і параметри елементів місцевих електричних мереж. Активний та реактивний опори та активна і реактивна провідності повітряних та кабельних ліній електропередач.

59. Баланси активної та реактивної потужностей у електричних мережах та їх основні складові. Джерела реактивної потужності.

60. Частота і напруга як основні параметри якості електроенергії. Методи регулювання напруги та частоти у електричних мережах.

61. Опишіть призначення релейного захисту і автоматики систем електропостачання.

62. Охарактеризуйте основні вимоги до релейного захисту.

63. Реле та їх класифікація.

64. Наведіть схему з’єднань трансформаторів струму і обмоток реле в повну зірку і охарактеризуйте її.

65. Види релейних захистів лінії, область їх застосування.

66. Методи вимірювання високих напруг. Дільники напруги.

67. Методи одержання високих напруг.

68. Грозозахист повітряних ліній електропередач і підстанцій.

69. Ламінарний і турбулентний рух рідини. Досліди Рейнольдса.

70. Фізико-механічні властивості рідини: в’язкість, поверхневий натяг, явище капілярності. Рідини реальні та ідеальні.

71. Теплова ізоляція. Теплоізоляційні матеріали. Критичний діаметр циліндричної стінки. Інтенсифікація процесів теплопередачі шляхом збільшення коефіцієнтів теплопередачі та шляхом оребрення.

72. Процес конденсації. Види конденсації. Вплив різних факторів на тепловіддачу при конденсації пари.

73. Пасивні і активні системи теплопостачання. Сонячні коллектори. Одно- та багатоконтурні геліосистеми.

74. Сонячна електростанція зі ставком. Схема СЕС, теплоносій, робоче тіло, принцип роботи.

75. Сонячна електростанція баштового типу з геліостатами. Одно- і двоконтурні схеми СЕС. Принцип дії.

76. Будова, принцип дії і енергетична діаграма сонячного термоемісійного генератора.

77. Будова і принцип дії сонячного термоелектричного перетворювача – термоелемента.

78. Технологічний процес виробництва електроенергії на ТЕС.

79. Технологічний процес виробництва електроенергії на ГЕС.

80. Технологічний процес виробництва електроенергії на АЕС.

81. Схеми заміщення електроенергетичних систем та формування рівнянь їх усталеного режиму. Транспортна задача електроенергетики.

82. Енергетичні та світлові характеристики. Оптичні характеристики тіл і середовищ (коефіцієнти поглинання, пропускання, відбивання, пропускання).

83. Лампа розжарення та галогенна лампа розжарення. Їх будова та принцип дії. Конструкції та призначення ламп.

84. Класифікація люмінесцентних ламп. Загальна будова, принцип дії, маркування та області практичного використання даного типу ламп.

85. Світильники. Будова та принцип дії.

86. Прилади прожекторного класу, будова, принцип дії.

87. Проектори, принцип дії та будова.

88. Методи вимірювання світлових величин (сили світла, світлового потоку, яскравості та освітленості).

89. Описати світлопропускні матеріали та дати характеристику кожного виду пропускання світлового потоку з графічним представленням. Коротко розглянути основних представників неорганічних та органічних матеріалів.

90. Характеристика промислового підприємства, загальна та виробнича структура. Кількісні та якісні показники виробництва.