Tentin tekstisisältö

 -—ö

Ath Leimonen

DEEF-53010 AURINKOSÄHKÖN PERUSTEET
Tentti 17.12.2013 Aki Korpela
Oman ohjelmoitavan laskimen käyttö on sallittua.

1. Aurinkosähköön liittyvää yleistietoa: vastaa lyhyesti seuraaviin kysymyksiin.
(a) Mitä aurinkovakiolla tarkoitetaan, ja mikä sen lukuarvo suurinpiirtein on? (2 p)
(b) Mikä on aurinkosähkövoimalan huipunkäyttöajan suuruusluokka Etelä-Suomen olosuh-
teissa, ja miten sen avulla voidaan arvioida voimalan vuosittaista energiantuotantoa? (2 p)

(c) Luettele vähintään neljä tekijää, jotka pienentävät aurinkokennon hyötysuhdetta. (2 p)

2. Perinteisen piikennon toimintaperiaate
(a) Kerro lyhyesti, mistä pn-liitoksen sisäinen sähkökenttä syntyy. (2 p)
(b) Mitä pn-liitoksen sisällä tapahtuu, kun auringonsäteilylle altistetun kennon ulkoisen piirin
navat ovat tyhjäkäynnissä? Miten tilanne muuttuu, kun-ulkoisen piirin navat oikosuljetaan?

2 D),

e

     

Miten sisäinen sähkökenttä käyttäytyy näissä tilan!
(c) Hahmottele aurinkokennon virta-jännite-käyräflan
sisäisistä tapahtumista muoto on seuraus. (2 p) [i

a

3. Moniliitoskenno ja väriainekenno < 4 S.
noissa? (3.6)
(b) Kerro lyhyesti ja mahdollisimman selkeästi, miten v

(a) Mikä on tunneliliitosten rooli moniliitosaurinkö

 
 

neäurinkokenno toimii. (3 p)

4. Oikein (O) vai Väärin (V)?
Oikea vastaus tuottaa yhden pluspisteen, väärä vastaus yhden miinuspisteen. Vastaamatta
jättäminen tuottaa nolla pistettä. Tehtävän minimipistemäärä on kuitenkin nolla, eli tentin
kokonaispisteiden kannalta tämä tehtävä ei voi mennä miinukselle. Vastausta ei tarvitse pe-
rustella.
(a) Jos puolijohteen valenssielektronin liikemäärä ei juurikaan vaikuta virittymisenergiaan,
kyseessä on suoran energia-aukon puolijohde.
(b) Ilmamassaksi kutsuttu suure ottaa huomioon ilmakehän pilvisyyden.
(e) Erisuuret seostuskonsentraatiot vaikuttavat pn-liitoksen tyhjennysalueeseen siten, että
tyhjennysalue jää kapeammaksi sillä puolella liitosta, jossa enemmistövarauksenkuljettajien
konsentraatio on suurempi.
(d) Perinteisen piiaurinkokennon tuottama sähköteho kasvaa kennolämpötilan laskiessa, jos
säteilyintensiteetti säilyy muuttumattomana.
(e) Väriainekennoissa tyhjennysalueen sähkökenttä heikkenee kennon ikääntyessä.
(£) Orgaanisten kennojen HOMO vastaa toiminnallisesti puolijohteen johtavuusvyötä perin-

teisissä aurinkokennoissa.

KÄÄNNÄ!
5. Orgaaninen aurinkokenno
Oheisessa kuvassa on esitetty erään bulk heterojunction -tyyppisen orgaanisen aurinkoken-
non rakenne. Kuvan mukaisesti kenno koostuu seuraavista. materiaaleista: ITO, PEDOT:PSS,
P3HT:PCBM-seos, TiOx, alumiini. Selitä lyhyesti, mikä on edellä mainittujen materiaalien
tarkoitus kennossa. Kuvassa on piirrettynä myös lasi, mutta se on vain alusta, jonka päälle
kenno on helppo valmistaa laboratoriossa.

OR

OR— Ti — oR

 

    

3.7eV

  
  

4.3eV
AI

   

PEDOT:PSS P3HT:PCBM

    

8.1eV

Kuva 1: Advanced Materials, Volume 18, Issue 5, pages 572-576, March 2006.