оптичні властивості-сонячних-клітинних-матеріалів
Оптичні властивості сонячних батарей часто визначають граничну ефективність сонячних елементів і є основою для розробки процесу.
(1) Закон про поглинання
Коли пучок спектрального випромінювання I0 ортогонально падає на поверхню напівпровідника, після віднімання відображення спектральна опромінення, що надходить у напівпровідник, дорівнює I0 (1-R), а відстань від передньої поверхні x у напівпровіднику. Спектральне опромінення Ix визначається законом поглинання: при товщині ламелі d можна отримати більш повне наближення пропускання.
Зв'язок між коефіцієнтом поглинання та довжиною хвилі монокристалічного кремнію, арсеніду галію та деяких важливих матеріалів сонячних елементів
(2) Внутрішнє поглинання
У атомних зображеннях власне поглинання кремнію можна розуміти як той факт, що атом кремнію збуджується фотоном, викликаючи валентний електрон вільним електроном, залишаючи дірку в ковалентном зв'язці. Експерименти виявили, що тільки ті фотони, чия hu більше, ніж ширина забороненої зони Eg, можуть викликати власне поглинання.
Очевидно, що падаючий фотон повинен задовольняти або частоту світла, в якій Vo- може виробляти власне поглинання (межа поглинання частоти); λo-- просто довжина хвилі власного поглинання світла (межа поглинання довжини хвилі).
Вважається, що кремній є прозорим для інфрачервоного світла, що має довжину хвилі більше 1,15 мкм.
Схема заміщення сонячних батарей, вихідна потужність і коефіцієнт заповнення
(1) еквівалентна схема
Для того, щоб описати робочий стан акумулятора, акумулятор і система завантаження часто моделюються за допомогою еквівалентної схеми.
1. Джерело постійного струму: При постійному освітленні сонячний елемент у робочому стані не змінює свій фотострум з робочим станом. Він може розглядатися як джерело постійного струму в еквівалентній схемі.
2. Темний струм Ibk: Частина фотоструму протікає через навантаження RL, а напруга U висновку встановлюється через навантаження. У свою чергу, він вперед зміщений до переходу PN, викликаючи темний струм Ibk, протилежний напрямку фотоструму.
3. Таким чином витягується еквівалентна схема ідеального ПН-гомояблока сонячного елемента.
4. Опір серії РС: Завдяки контакту між переднім і заднім електродами, а сам матеріал має певний опір, неминуче вводити додаткові резистори в базовий і верхній шари. Коли струм, що протікає через навантаження, проходить через них, це неминуче призведе до втрати. У еквівалентній схемі їх сумарний ефект може бути представлений серійним резистором RS.
5. Паралельний опір RSH: внаслідок протікання краю батареї і витікання металевого мосту, що утворюється на мікротріщині, подряпини і т.д. при виготовленні металізованого електрода, частина струму, яка повинна проходити через навантаження, є короткою схемної. Резистор RSH еквівалентний.
Коли струм, що протікає в навантаження RL, дорівнює I, напруга навантаження навантаження RL дорівнює U, виходить:
P у формулі - вихідна потужність, отримана на навантаженні RL, коли сонячний елемент опромінюється.
(2) Вихідна потужність
Коли струм, що впадає в навантаження RL, дорівнює I, напруга навантаження RL є U, то можна отримати, що P у формулі - вихідна потужність, отримана на навантаженні RL, коли сонячний елемент опромінюється.
Коли RL навантаження змінюється від 0 до нескінченності, вихідна напруга U змінюється від 0 до U0C, а вихідний струм змінюється від ISC до 0, тим самим набираючи криву навантажувальної характеристики сонячного елемента. Будь-яка точка на кривій називається робочою точкою. Робоча точка і початкова лінія називаються лінією навантаження. Обернена величина нахилу лінії навантаження дорівнює RL. Горизонтальними і вертикальними координатами, відповідними робочій точці, є робоча напруга і робочий струм.
При регулюванні опору навантаження RL до певного значення Rm на кривій виходить точка M, а добуток відповідного робочого струму Im і робочої напруги Um найбільший, тобто: Pm = ImUm
Як правило, точка М є оптимальною робочою точкою (або точкою максимальної потужності) сонячного елемента, Im є оптимальним робочим струмом, Um є оптимальною робочою напругою, Rm є оптимальним опором навантаження, а Pm - максимальною вихідною потужністю.
(3) Фактор заповнення
1. Відношення максимальної вихідної потужності до (Uoc × Isc) називається коефіцієнтом заповнення (FF), що є одним з важливих показників для вимірювання вихідних характеристик сонячних елементів.
2. Фактор заповнення характеризує переваги і недоліки сонячних елементів. При певному спектральному опроміненні, чим більше FF, тим більше "квадрат" кривої і тим вище вихідна потужність.