Опис приладу.

Рис. 1

Я к виявляється напівпровідниковий сонячний фотоелемент досить легко зробити власноруч. Для цього можна використовувати фотодіоди або транзистори з p-n-переходом. В нашому випадку були використані кремнієві транзистори КТ803а та КТ808а (рис. 1). Для того, що перетворити транзистор даної марки в фотоелемент необхідно зняти верхню кришку корпусу.

Рис. 2. Схема сонячної батареї на транзисторах

Наступним кроком є визначення переходу в транзисторі, який буде давати найбільшу напругу при виникненні фотоструму. Для цього відповідні переходи база-емітер, база-колектор, емітер-колектор тестувались за допомогою мультиметра в режимі вимірювання напруги та лампи денно світла. Згідно результатів вимірів найпродуктивнішим виявися перехід база-емітер.

В середньому один транзистор здатен продукувати 0,2 В фотоструму при освітленні лампою денного світла. Тому, для збільшення продуктивності джерела енергії, транзистори були об’єднані в батарею. Для цього були виготовлена плати в гетинаксу з подальшим монтуванням транзисторів. Схема батареї подана на рис. 2. Всього в батареї використовувалось 12 транзисторів. Для збільшення напруги 4 транзистори з’єднувались послідовно, а для збільшення сили струму плечі з послідовно з’єднаними транзисторами припаювались паралельно між собою. Напруга такої батареї при освітленні лампою денного світла складає близько 0,6 В.

З’єднання транзисторів на платі здійснювались навісним методом за допомогою пайки залуженим провідником з діаметром 1мм (рис. 3). Для зручності під’єднання до сонячної батареї навантаження на виводах закріплені затискачі типу «крокодил» і вказується полярність джерела. Остаточний вигляд батарейки показано на рис 4.

Рис. 3.Пайка транзисторів на платі

Рис 4. Готовий макет батареї

Дослідження приладу

Сконструйовану нами сонячну батарею ми дослідили на залежність напруги від спектру падаючого світла, встановили залежність напруги від температури самої батареї. Також визначили ККД сонячної батареї на транзисторах.

1. Залежність напруги від довжини хвилі падаючого світла.

Довжина хвилі, нм	Колір фільтра	U , В
240	ПС5	0,33
270	УФС2	0,36
270	ОС6	0,35
280	СС1	0,41
300	ОС14	0,4
320	НС1	0,39
350	ЖС1	0,38
360	БС3	0,32
390	ТС3	0,37
400	Ж19	0,39
720	ІКС1	0,3
730	КС10	0,43

2. Залежність напруги від температури сонячної батареї

T, C	U , mB
19	506
28	503
32	501
34	500
40	497
44	494
46	492
50	486
56	478
62	470

3. Визначення ККД сонячної батареї.

Сама формула визначення коефіцієнту корисної дії сонячного елементу досить складна, адже необхідно враховувати багато факторів: від зовнішнього впливу до то, як сама речовина, з якої виготовлений фотоелемент, реагує на падаючий світловий потік. Тому, обраний нами метод визначення ККД сонячного елемента дає досить наближене значення.

Формула для обчислення ККД сонячної батареї має вигляд:

, (1)

де – потужність сонячної батареї під навантаженням, – потужність падаючого світла.

Потужність сонячного елемента під навантаженням ми визначили за допомогою наступної схеми:

При вимірах отримали такі значення: U=0,26 B, R=110 Ом. Сила струму із закону Ома рівна: I=2,4 mA. Таким чином, потужність батареї рівна:

Світловий потік обчислювали за формулою Ф=ES, де E – освітленість, S – площа поверхні, на яку падає світло. Освітленість, виміряна за допомогою люксметра, становить 410 лк. Площа поверхні – 0,225 м². Тому, світловий потік становить

Ф=ES=410 лк*0,225 м²=92,25 лм

З таблиць співвідношення потужності випромінювання та світлового потоку маємо, що потужність світла становить приблизно 5 Вт.

Тоді, скориставшись формулою (1) маємо:

Отже, потужність сконструйованої нами сонячної батареї становить 1,25%