สมบัติทางแสงของวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์

แสงคุณสมบัติของเซลล์แสงอาทิตย์วัสดุ

คุณสมบัติทางแสงของเซลล์แสงอาทิตย์มักจะกำหนดประสิทธิภาพสูงสุดของเซลล์แสงอาทิตย์และเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบกระบวนการ

(1) กฎหมายการดูดซึม

เมื่อลำแสงของการฉายรังสี I0 เป็นฉากตั้งฉากบนพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์หลังจากลบการสะท้อนกลับการฉายรังสีสเปกตรัมเข้าสู่เซมิคอนดักเตอร์คือ I0 (1-R) และระยะทางจากพื้นผิวด้านหน้าคือ x ที่เซมิคอนดักเตอร์ การฉายรังสีสเปกตรัม Ix นั้นถูกกำหนดโดยกฎการดูดกลืน: เมื่อความหนาของแผ่นใบเป็น d เราจะได้รับการประมาณการส่งผ่านที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

ความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงและความยาวคลื่นของซิลิกอนผลึกเดี่ยวแกลเลียมอาร์ไซด์และวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ที่สำคัญบางชนิด

(2) การดูดซึมที่แท้จริง

ในภาพอะตอมการดูดซึมของซิลิคอนภายในนั้นสามารถเข้าใจได้เนื่องจากความจริงที่ว่าอะตอมของซิลิคอนนั้นตื่นเต้นโดยโฟตอนทำให้อิเล็กตรอนวาเลนซ์กลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระในขณะที่ออกจากรูในพันธะโควาเลนต์ จากการทดลองพบว่ามีเพียงโฟตอนที่มีขนาดใหญ่กว่าความกว้างของวงต้องห้ามเช่นสามารถสร้างการดูดซับที่แท้จริงได้

เห็นได้ชัดว่าโฟตอนของเหตุการณ์ต้องเป็นที่พึงพอใจหรือความถี่ของแสงที่ Vo - สามารถสร้างการดูดกลืนที่แท้จริง (ขีด จำกัด ความถี่ในการดูดซับ) λo--เพียงความยาวคลื่นของการดูดกลืนแสง (การจำกัดความยาวคลื่น)

เชื่อว่าซิลิคอนจะโปร่งใสกับแสงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 1.15 ไมครอน

วงจรเทียบเท่าเซลล์แสงอาทิตย์, กำลังขับและปัจจัยเติม

(1) วงจรสมมูล

เพื่ออธิบายสถานะการทำงานของแบตเตอรี่แบตเตอรี่และระบบโหลดมักถูกจำลองด้วยวงจรที่เทียบเท่ากัน

1. แหล่งกระแสคงที่: ภายใต้แสงสว่างคงที่เซลล์สุริยะในสถานะการทำงานจะไม่เปลี่ยนโฟโตสเฟียร์กับสถานะการทำงาน สามารถถือได้ว่าเป็นแหล่งจ่ายกระแสคงที่ในวงจรสมมูล

2. กระแสไฟฟ้าในปัจจุบันมืด: ส่วนหนึ่งของโฟโตปัจจุบันไหลผ่านโหลด RL และแรงดันไฟฟ้าเทอร์มินัล U ได้รับการสร้างขึ้นในโหลด ในทางกลับกันมันจะเอียงไปข้างหน้าไปยังทางแยก PN ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับที่มืดในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของกระแสไฟฟ้า

3. ด้วยวิธีนี้วงจรสมมูลของเซลล์สุริยะแบบ homojunction PN ในอุดมคติจะถูกวาดขึ้น

4. Series Resistance RS: เนื่องจากหน้าสัมผัสระหว่างขั้วไฟฟ้าด้านหน้าและด้านหลังและวัสดุนั้นมีความต้านทานแน่นอนจึงหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะแนะนำตัวต้านทานเพิ่มเติมในฐานและชั้นบนสุด เมื่อกระแสไหลผ่านโหลดผ่านมันจะทำให้เกิดการสูญเสียอย่างหลีกเลี่ยงไม่ ในวงจรสมมูลเอฟเฟกต์ทั้งหมดสามารถแสดงได้ด้วยตัวต้านทานอนุกรม RS

5. ความต้านทานแบบขนาน RSH: เนื่องจากการรั่วของขอบแบตเตอรี่และการรั่วไหลของสะพานโลหะเกิดขึ้นที่รอยแตกขนาดเล็กรอยขีดข่วน ฯลฯ เมื่อทำขั้วไฟฟ้า metalized เป็นส่วนหนึ่งของกระแสไฟฟ้าที่ควรจะผ่านโหลด ลัด ตัวต้านทาน RSH นั้นเทียบเท่ากัน

เมื่อกระแสไหลเข้าสู่โหลด RL คือ I และแรงดันไฟฟ้าเทอร์มินัลของโหลด RL คือ U จะได้รับ:

P ในสูตรคือกำลังขาออกที่ได้รับจากโหลด RL เมื่อเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับการฉายรังสี

(2) กำลังขับ

เมื่อกระแสไหลเข้าสู่โหลด RL คือ I และแรงดันไฟฟ้าเทอร์มินัลของโหลด RL คือ U สามารถหาได้ว่า P ในสูตรคือพลังงานขาออกที่ได้รับจากโหลด RL เมื่อเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับการฉายรังสี

เมื่อโหลด RL เปลี่ยนจาก 0 เป็นอินฟินิตี้แรงดันเอาต์พุต U เปลี่ยนจาก 0 เป็น U0C และเอาต์พุตปัจจุบันเปลี่ยนจาก ISC เป็น 0 จึงวาดเส้นโค้งลักษณะโหลดของเซลล์แสงอาทิตย์ จุดใด ๆ บนเส้นโค้งเรียกว่าจุดทำงาน จุดทำงานและสายกำเนิดเรียกว่าสายโหลด ส่วนกลับของความชันของสายโหลดเท่ากับ RL พิกัดแนวนอนและแนวตั้งที่สอดคล้องกับจุดทำงานคือแรงดันใช้งานและกระแสงาน

เมื่อปรับค่าความต้านทานโหลด RL เป็นค่าบางค่า Rm จะได้รับจุด M บนเส้นโค้งและผลิตภัณฑ์ของกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้ที่สอดคล้องกันและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการทำงานคือค่าสูงสุดคือ: Pm = ImUm

โดยทั่วไปแล้วจุด M คือจุดทำงานที่ดีที่สุด (หรือจุดพลังงานสูงสุด) ของเซลล์แสงอาทิตย์ Im เป็นกระแสไฟที่เหมาะสมที่สุด Um คือแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุด Rm คือความต้านทานโหลดสูงสุดและ Pm เป็นกำลังขับสูงสุด

(3) กรอกปัจจัย

1. อัตราส่วนของกำลังขับสูงสุดต่อ (Uoc × Isc) เรียกว่าปัจจัยการเติม (FF) ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดที่สำคัญในการวัดลักษณะการส่งออกของเซลล์แสงอาทิตย์

2. ปัจจัยการกรอกลักษณะข้อดีและข้อเสียของเซลล์แสงอาทิตย์ ภายใต้การฉายรังสีสเปกตรัมบางอย่างยิ่งค่า FF ยิ่งมีความโค้งมากขึ้นเท่าไรและยิ่งกำลังขับสูงขึ้นเท่านั้น