optičke osobine-of-solarnih stanicama materijala
Optička svojstva solarnih ćelija često određuju krajnju učinkovitost solarnih ćelija i osnova su za projektiranje procesa.
(1) Zakon o apsorpciji
Kada je snop spektralnog ozračenja I0 ortogonalno upao na površinu poluvodiča, nakon oduzimanja refleksije, spektralna ozračenost koja ulazi u poluvodič je I0 (1-R), a udaljenost od prednje površine je x na poluvodiču. Spektralno ozračivanje Ix određeno je zakonom apsorpcije: kada je debljina lamele d, možemo dobiti potpuniju aproksimaciju prijenosa.
Odnos između koeficijenta apsorpcije i valne duljine monokristala silicija, galij arsenida i nekih važnih materijala solarnih ćelija
(2) Unutarnja apsorpcija
U atomskim slikama, unutrašnja apsorpcija silikona može se shvatiti kao činjenica da je silicijski atom uzbuđen 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 proizvesti unutarnju apsorpciju.
Očito, incidentni foton mora zadovoljiti ili frekvenciju svjetlosti u kojoj Vo - može proizvesti unutarnju apsorpciju (ograničenje frekvencije apsorpcije); λo - samo valna duljina unutarnje apsorpcije svjetla (granica apsorpcije valne duljine).
Vjeruje se da je silicij transparentan za infracrveno svjetlo koje ima valnu duljinu veću od 1,15 μm.
Sklop ekvivalenta solarne ćelije, izlazna snaga i faktor punjenja
(1) ekvivalentni krug
Kako bi se opisalo radno stanje baterije, akumulator i sustav opterećenja često se simuliraju s odgovarajućim sklopom.
1. Izvor konstantne struje: Pod stalnim osvjetljenjem, solarna ćelija u radnom stanju ne mijenja svoj fotouk u radno stanje. 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. S druge strane, ona je usmjerena prema naprijed do PN spoja, uzrokujući tamnu struju Ibk nasuprot smjeru fotostruje.
3. Na taj je način nacrtan ekvivalentni krug idealne PN homojne solarne ćelije.
4. Otpor serije RS: Zbog kontakta između prednje i stražnje elektrode, a sam materijal ima određeni otpor, neizbježno je uvesti dodatne otpornike u osnovni i gornji sloj. Kad struja koja prolazi kroz teret prolazi kroz njih, neizbježno će doći do gubitka. U ekvivalentnom krugu, njihov ukupni učinak može se prikazati serijskim otpornikom RS.
5. Paralelni otpor RSH: Zbog curenja ruba akumulatora i curenja metalnog mosta u mikro pukotini, ogrebotinama i sl. Prilikom izrade metalizirane elektrode, dio struje koji treba proći kroz opterećenje je kratak spojen. Otpornik RSH je ekvivalentan.
Kada struja koja ulazi u opterećenje RL je I, a naponski napon 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 je struja koja ulazi u opterećenje RL 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 mijenja od 0 do beskonačnosti, izlazni napon U mijenja se od 0 do U0C, a izlazna struja se mijenja iz ISC na 0, čime se crta krivulja karakteristika opterećenja solarne ćelije. Svaka točka na krivulji naziva se radna točka. Radna točka i linija porijekla nazivaju se teretnim linijama. Recipročnost nagiba teretne linije jednaka je RL. Horizontalne i vertikalne koordinate koje odgovaraju radnoj točki su radni napon i radna struja.
Pri podešavanju 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 točka maksimalne 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. Omjer maksimalne izlazne snage (Uoc × Isc) naziva se faktor punjenja (FF), što je jedan od važnih pokazatelja za mjerenje izlaznih karakteristika solarnih ćelija.
2. Faktor punjenja karakterizira prednosti i nedostatke solarnih ćelija. Pod određenim spektralnim zračenjem, što je veći FF, to je "kvadrat" krivulja i veća je izlazna snaga.