optička svojstva-materijala-solarnih ćelija
Optičke osobine solarnih ćelija često određuju krajnju efikasnost solarnih ćelija i predstavljaju osnovu za procesiranje procesa.
(1) Zakon o apsorpciji
Kada je snop spektralnog zračenja I0 ortogonalno upao na površinu poluprovodnika, nakon oduzimanja refleksije, spektralna ozračenost koja ulazi u poluvodič je I0 (1-R), a udaljenost od prednje površine je x na poluvodiču. Spektralno zračenje Ix određeno je zakonom apsorpcije: kada je debljina lamele d, možemo dobiti potpuniju aproksimaciju transmisije.
Odnos između koeficijenta apsorpcije i talasne dužine monokristala silicijuma, galijum arsenida i nekih važnih materijala solarnih ćelija
(2) Unutrašnja apsorpcija
U atomskim slikama, unutrašnja apsorpcija silikona može se shvatiti kao činjenica da je silicijumski atom pobuđen fotonom, uzrokujući da valentni elektron postane slobodan elektron dok ostavlja rupu u prekidu kovalentne veze. Eksperimenti su otkrili da samo oni fotoni čija je hu veća od širine zabranjene trake mogu izazvati unutrašnju apsorpciju.
Očigledno, incidentni foton mora zadovoljiti ili frekvenciju svjetlosti u kojoj Vo - može proizvesti unutrašnju apsorpciju (ograničenje frekvencije apsorpcije); λo-- samo talasna dužina unutrašnje apsorpcije svetlosti (granica apsorpcije talasne dužine).
Vjeruje se da je silicij transparentan za infracrveno svjetlo s valnom duljinom većom od 1,15 μm.
Sklop ekvivalenta solarne ćelije, izlazna snaga i faktor punjenja
(1) ekvivalentno kolo
Da bi se opisalo radno stanje baterije, akumulator i sistem opterećenja se često simuliraju sa ekvivalentnim sklopom.
1. Izvor konstantne struje: Pod konstantnim osvjetljenjem, solarna ćelija u radnom stanju ne mijenja svoj fotoukut s radnim stanjem. Može se smatrati izvorom konstantne struje u ekvivalentnom krugu.
2. Tamna struja Ibk: Dio fotostruja teče kroz opterećenje RL, a napon terminala U je postavljen preko opterećenja. Zauzvrat, on je pomaknut naprijed prema PN spoju, uzrokujući tamnu struju Ibk nasuprot smjeru fotostruja.
3. Na taj način se izvuče ekvivalentni sklop idealne PN homojne solarne ćelije.
4. Otpor serije RS: Zbog kontakta između prednje i zadnje elektrode, a sam materijal ima određeni otpor, neizbježno je uvesti dodatne otpornike u osnovni i gornji sloj. Kada struja koja prolazi kroz teret prolazi kroz njih, neizbježno će doći do gubitka. U ekvivalentnom krugu, njihov ukupni efekat može biti predstavljen serijskim otpornikom RS.
5. Paralelni otpor RSH: Zbog curenja ivice akumulatora i curenja metalnog mosta u mikro pukotini, ogrebotinama, itd. Prilikom izrade metalizirane elektrode, dio struje koji treba proći kroz opterećenje je kratak krugu. Otpornik RSH je ekvivalentan.
Kada struja koja ulazi u opterećenje RL je I, a napon terminala opterećenja RL je U, dobiva se:
P u formuli je izlazna snaga dobivena na opterećenju RL kada je solarna ćelija ozračena.
(2) Izlazna snaga
Kada struja koja ulazi u opterećenje RL je I, a napon terminala opterećenja RL je U, može se dobiti da je P u formuli izlazna snaga dobivena na opterećenju RL kada je solarna ćelija ozračena.
Kada se RL opterećenja menja od 0 do beskonačnosti, izlazni napon U se mijenja od 0 do U0C, a izlazna struja se mijenja od ISC do 0, čime se crta krivulja karakteristika opterećenja solarnih ćelija. Bilo koja točka na krivulji se naziva radna točka. Radna tačka i linija porijekla nazivaju se teretnim linijama. Recipročnost nagiba teretne linije jednaka je RL. Horizontalne i vertikalne koordinate koje odgovaraju radnoj tački su radni napon i radna struja.
Prilikom podešavanja otpora opterećenja RL na određenu vrijednost Rm, na krivulji se dobiva točka M, a proizvod odgovarajuće radne struje Im i radnog napona Um je najveći, odnosno: Pm = ImUm
Općenito, točka M je optimalna radna točka (ili maksimalna točka snage) solarne ćelije, Im je optimalna radna struja, Um je optimalni radni napon, Rm je optimalna otpornost opterećenja, a Pm je maksimalna izlazna snaga.
(3) Faktor popunjavanja
1. Odnos maksimalne izlazne snage (Uoc × Isc) se naziva faktor punjenja (FF), koji je jedan od važnih pokazatelja za mjerenje izlaznih karakteristika solarnih ćelija.
2. Faktor punjenja karakteriše prednosti i nedostatke solarnih ćelija. Pod određenim spektralnim zračenjem, što je veći FF, to je "kvadrat" krivulja i veća je izlazna snaga.