saulės elementų medžiagų optinės savybės
Saulės elementų optinės savybės dažnai lemia galutinį saulės elementų efektyvumą ir yra proceso projekto pagrindas.
(1) Priėmimo teisė
Kai puslaidininkio paviršiuje yra spektrinio apšvitos spindulio I0 ortogoninė spinduliuotė, atėmus atspindį, į puslaidininkį įeinantis spektrinis apšvita yra I0 (1-R), o atstumas nuo priekinio paviršiaus yra x puslaidininkyje. Spektrinę apšvitą Ix lemia absorbcijos teisė: kai lamelės storis yra d, mes galime gauti išsamesnę pralaidumo aproksimaciją.
Vienkartinio silicio, galio arsenido ir kai kurių svarbių saulės elementų medžiagų absorbcijos koeficiento ir bangos ilgio ryšys
(2) Vidinė absorbcija
Atominiuose vaizduose vidinė silicio absorbcija gali būti suprantama kaip faktas, kad silicio atomą sužadina fotonas, todėl valentų elektronas tampa laisvu elektronu, paliekant kovalentinės jungties pertraukos angą. Eksperimentai parodė, kad tik tie fotonai, kurių hu yra didesnis už draudžiamą juostos plotį, pvz., Gali sukelti vidinę absorbciją.
Akivaizdu, kad įvykęs fotonas turi atitikti šviesos, kurioje Vo - gali sukelti vidinę absorbciją, dažnį (dažnio sugerties riba); λo - tik vidinės šviesos sugerties bangos ilgis (bangos ilgio sugerties riba).
Manoma, kad silicis yra skaidrus infraraudonųjų spindulių šviesai, kurios bangos ilgis yra didesnis nei 1,15 μm.
Saulės elementų ekvivalento grandinė, išėjimo galia ir užpildymo koeficientas
(1) ekvivalentinė grandinė
Norint aprašyti akumuliatoriaus veikimo būseną, baterijos ir apkrovos sistema dažnai imituojama lygiaverte grandine.
1. Nuolatinis srovės šaltinis: esant pastoviam apšvietimui, darbinėje būsenoje esantis saulės elementas nepakeičia fotoaktyvumo su darbine būsena. Jis gali būti laikomas pastoviu srovės šaltiniu ekvivalentinėje grandinėje.
2. Tamsiai srovė Ibk: dalis fotovertimo srauto teka per apkrovą RL, o galinė įtampa U nustatoma per apkrovą. Savo ruožtu, jis yra priekyje šališkas į PN sankryžą, sukeldamas tamsią srovę Ibk priešais fotokrovės kryptį.
3. Tokiu būdu sudaroma idealios PN homojunkcijos saulės elemento ekvivalentinė grandinė.
4. Serijos pasipriešinimas RS: Dėl kontakto tarp priekinių ir galinių elektrodų, o pati medžiaga turi tam tikrą atsparumą, neišvengiama įvesti papildomus rezistorius į pagrindą ir viršutinius sluoksnius. Kai srovė, tekanti per apkrovą, eina per juos, tai neišvengiamai sukels nuostolių. Lygiavertėje grandinėje jų bendras efektas gali būti parodytas serijos rezistoriumi RS.
5. Lygiagretus pasipriešinimas RSH: dėl akumuliatoriaus krašto nutekėjimo ir metalinio tilto nuotėkio, susidarančio mikrokristalyje, įbrėžime ir pan., Kai atliekamas metalizuotas elektrodas, dalis srovės, kuri turi būti perduodama per apkrovą, yra trumpas. apjungtas. Rezistorius RSH yra lygiavertis.
Kai srovė, tekanti į apkrovą RL yra I, ir apkrovos RL galinė įtampa yra U, gaunama:
P formulėje yra išėjimo galia, gauta apkrovos RL, kai saulės elementas yra apšvitintas.
(2) Išėjimo galia
Kai srovė, tekanti į apkrovą RL yra I, ir apkrovos RL galinė įtampa yra U, galima gauti, kad P formulėje yra išėjimo galia, gauta apkrovos RL, kai saulės elementas yra apšvitintas.
Kai apkrova RL pasikeičia nuo 0 iki begalybės, išėjimo įtampa U pasikeičia nuo 0 iki U0C, o išėjimo srovė keičiasi iš ISC į 0, taip sudarant saulės elemento apkrovos charakteristikos kreivę. Bet koks kreivės taškas vadinamas darbo tašku. Darbo vieta ir kilmės linija vadinamos krovinio linijomis. Krovinio linijos nuolydis yra lygus RL. Horizontalios ir vertikalios koordinatės, atitinkančios darbo tašką, yra darbinė įtampa ir darbinė srovė.
Nustatant apkrovos varžą RL tam tikrą reikšmę Rm, kreivėje gaunamas M taškas, o atitinkamos darbinės srovės Im ir darbinės įtampos Um produktas yra didžiausias, ty: Pm = ImUm
Paprastai M taškas yra optimalus saulės elemento veikimo taškas (arba maksimalus galios taškas), Im yra optimali darbinė srovė, Um yra optimali darbinė įtampa, Rm yra optimalus atsparumas apkrovai, o Pm - didžiausia išėjimo galia.
(3) Užpildymo faktorius
1. Didžiausios išėjimo galios (Uoc × Isc) santykis vadinamas užpildymo veiksniu (FF), kuris yra vienas iš svarbiausių saulės elementų išvesties charakteristikų matavimo rodiklių.
2. Užpildymo veiksnys apibūdina saulės elementų privalumus ir trūkumus. Tam tikru spektriniu apšvietimu, tuo didesnis FF, tuo daugiau "kvadrato" kreivė ir kuo didesnė išėjimo galia.