Structuri Fotovoltaice

Notiuni teoretice:

"Teoria constructala" se bazeaza pe principiul potrivit caruia toate lucrurile de pe planeta curg, tinzand spre perfectiune, astfel pentru ca un sistem deschis (cu curgere), de dimensiuni finite, sa persiste in timp (sa supravietuiasca), el trebuie sa evolueze, astfel incat sa asigure acces din ce in ce mai usor curentilor care-l strabat.

Conform teoriei constructale, forma globala a unui biosistem este determinata «a priori ca directiva genetica», fiind supusa, în acelasi timp, în decursul cresterii si evolutiei lui unor multiple interactii locale-autoorganizatoare - de optimizare a distributiei imperfectiunilor. Spre exemplu, forma globala a unui os rezulta din optimizarile locale determinate de biosenzorii ce masoara în permanenta presiunea exercitata asupra osului, obligând osteoblastele sa depuna compusii de calciu în zonele în care presiunea este mai ridicata. Spre deosebire de interpretarea fractala - descriptiva -, perspectiva constructala este predictiva - sugerând ca natura nu este fractala, ci constructala, evoluând antientropic prin autoorganizare. ( Adrian Bejan - Shape and structure, from engineering to nature).

Ideea principala a teoriei constructale este ca orice sistem are ca destinatie imperfectiunea. Avand in vedere aceasta ideea cel mai bun lucru care trebuie facut este sa optimizam distributia imperfectiunilor din sistem, astfel aceasta va determina geometria sau forma sistemului studiat.

Calea constructala de distributie a imperfectiunilor sistemului este de a pune un regim mai rezistiv la cea mai mica scala a acestuia. Legea constructala este principiul care genereaza forma perfecta, care este ultima forma imperfecta posibila.

O celula fotovoltaica poate fi asimilata cu o dioda fotosensibila, functionarea ei bazandu-se pe proprietatile materialelor semiconductoare. Celula fotovoltaica permite conversia directa a energiei luminoase in energie electrica. Principiul de functionare se bazeaza pe efectul fotoelectric.

De fapt, o celula este constituita din doua straturi subtiri de material semiconductor. Cele doua straturi sunt dopate diferit:

- pentru stratul n, aport de electroni periferici;

- pentru stratul p, deficit de electroni.

Intre cele doua straturi va apare o diferenta de potential electric. Energia fotonilor luminii, captati de electronii periferici (stratul n) le va permite acestora sa depaseasca bariera de potential si sa creeze astfel un curent electric continuu. Pentru colectarea acestui curent, se depun, prin serigrafie, electrozi pe cele doua straturi semiconductoare Electrodul superior este o grila ce permite trecerea razelor luminoase. Pe acest electrod se depune apoi un strat antireflectorizant, pentru cresterea cantitatii de lumina absorbita.

Rezistenta serie a celulei, Rs, intalnita de curentul lateral (orizontal) in stratul superior al celulei este responsabila de reducerea puterii electrice furnizate de celula, in sarcina. Un design electric (structural) optim are in vedere minimizarea lui Rs prin utilizarea unui material cat mai bun conductor in constructia stratului superior, cresterea grosimii sale, contacte galvanice bune, si o geometrie optima pentru gridul colector.