właściwości optyczne materiałów ogniw słonecznych
Właściwości optyczne ogniw słonecznych często określają ostateczną wydajność ogniw słonecznych i są podstawą do projektowania procesu.
(1) Prawo absorpcji
Kiedy wiązka spektralnego natężenia promieniowania I0 jest padająca ortogonalnie na powierzchnię półprzewodnika, po odjęciu odbicia, spektralne napromienienie wchodzące do półprzewodnika wynosi I0 (1-R), a odległość od przedniej powierzchni wynosi x w półprzewodniku. Natężenie promieniowania spektralnego Ix jest określone przez prawo absorpcji: gdy grubość płytki wynosi d, możemy uzyskać pełniejsze przybliżenie transmitancji.
Związek między współczynnikiem absorpcji a długością fali krzemu monokrystalicznego, arsenku galu i niektórych ważnych materiałów ogniw słonecznych
(2) Absorpcja wewnętrzna
W obrazach atomowych wewnętrzną absorpcję krzemu można rozumieć jako fakt, że atom krzemu jest wzbudzany przez foton, co powoduje, że elektron wartościowości staje się wolnym elektronem, pozostawiając jednocześnie otwór w pęknięciu wiązania kowalencyjnego. Eksperymenty wykazały, że tylko te fotony, których hu jest większe niż szerokość zabronionego pasma Eg, mogą wytworzyć wewnętrzną absorpcję.
Oczywiście, padający foton musi spełniać lub częstotliwość światła, w którym Vo- może wytworzyć wewnętrzną absorpcję (granica absorpcji częstotliwości); λo- - tylko długość fali wewnętrznej absorpcji światła (granica absorpcji długości fali).
Uważa się, że krzem jest przezroczysty dla światła podczerwonego mającego długość fali większą niż 1,15 μm.
Obwód równoważnika ogniwa słonecznego, moc wyjściowa i współczynnik wypełnienia
(1) równoważny obwód
Aby opisać stan działania akumulatora, układ akumulatora i obciążenia są często symulowane za pomocą równoważnego obwodu.
1. Stałe źródło prądu: Przy stałym oświetleniu ogniwo słoneczne w stanie roboczym nie zmienia fotoprądu ze stanu roboczego. Można go uważać za stałe źródło prądu w równoważnym obwodzie.
2. Ciemny prąd Ibk: Część fotoprądu przepływa przez obciążenie RL, a napięcie końcowe U jest ustalane w poprzek obciążenia. Z kolei jest skierowany do przodu na złącze PN, powodując ciemny prąd Ibk przeciwny do kierunku fotoprądu.
3. W ten sposób zostanie narysowany równoważny obwód idealnego ogniwa słonecznego homozłącza PN.
4. Rezystancja szeregowa RS: Ze względu na kontakt między przednią i tylną elektrodą, a sam materiał ma pewną rezystywność, nieuniknione jest wprowadzenie dodatkowych rezystorów w warstwie podstawowej i górnej. Kiedy przepływający przez nie prąd przepływa przez nie, nieuchronnie spowoduje stratę. W obwodzie zastępczym ich całkowity efekt może być reprezentowany przez szeregowy rezystor RS.
5. Równoległa rezystancja RSH: Z powodu wycieku krawędzi baterii i metalowego przecieku mostu utworzonego przy mikro pęknięciu, zarysowaniu itp. Podczas wytwarzania metalizowanej elektrody, część prądu, która powinna przejść przez obciążenie, jest krótka. Circuited. Rezystor RSH jest równoważny.
Kiedy prąd wpływający do obciążenia RL wynosi I, a napięcie końcowe obciążenia RL wynosi U, otrzymuje się:
P we wzorze to moc wyjściowa uzyskana na ładunku RL, gdy ogniwo słoneczne jest napromieniowane.
(2) Moc wyjściowa
Kiedy prąd wpływający do obciążenia RL wynosi I, a napięcie końcowe obciążenia RL wynosi U, można uzyskać, że P we wzorze jest mocą wyjściową uzyskaną na ładunku RL, gdy ogniwo słoneczne jest napromieniowane.
Gdy obciążenie RL zmienia się z 0 na nieskończoność, napięcie wyjściowe U zmienia się z 0 na U0C, a prąd wyjściowy zmienia się z ISC na 0, w ten sposób rysując charakterystykę obciążenia ogniwa słonecznego. Każdy punkt na krzywej nazywany jest punktem roboczym. Punkt roboczy i linia początkowa są nazywane liniami ładunkowymi. Odwrotność nachylenia linii ładunkowej jest równa RL. Poziome i pionowe współrzędne odpowiadające punktowi roboczemu to napięcie robocze i prąd roboczy.
Przy dopasowaniu rezystancji obciążenia RL do pewnej wartości Rm punkt M otrzymuje się na krzywej, a iloczyn odpowiadającego mu prądu roboczego Im i napięcia roboczego Um jest największy, to jest: Pm = ImUm
Zasadniczo punkt M jest optymalnym punktem pracy (lub maksymalnym punktem mocy) ogniwa słonecznego, Im jest optymalnym prądem roboczym, Um jest optymalnym napięciem roboczym, Rm jest optymalną rezystancją obciążenia, a Pm jest maksymalną mocą wyjściową.
(3) Współczynnik wypełnienia
1. Stosunek maksymalnej mocy wyjściowej do (Uoc × Isc) nazywany jest współczynnikiem wypełnienia (FF), który jest jednym z ważnych wskaźników do pomiaru charakterystyki wyjściowej ogniw słonecznych.
2. Czynnik napełniający charakteryzuje zalety i wady ogniw słonecznych. Przy pewnym natężeniu promieniowania widmowego, im większy FF, tym bardziej "kwadratowa" krzywa i wyższa moc wyjściowa.