ottiche proprietà-di-celle solari-materiali
Le proprietà ottiche delle celle solari spesso determinano la massima efficienza delle celle solari e sono la base per la progettazione dei processi.
(1) Legge sull'assorbimento
Quando un fascio di irradianza spettrale I0 è ortogonalmente incidente sulla superficie del semiconduttore, dopo aver sottratto la riflessione, l'irradiazione spettrale che entra nel semiconduttore è I0 (1-R), e la distanza dalla superficie anteriore è x al semiconduttore. L'irradianza spettrale Ix è determinata dalla legge di assorbimento: quando lo spessore della lamella è d, possiamo ottenere un'approssimazione più completa della trasmittanza.
Relazione tra coefficiente di assorbimento e lunghezza d'onda di silicio monocristallino, arseniuro di gallio e alcuni importanti materiali delle celle solari
(2) Assorbimento intrinseco
Nelle immagini atomiche, l'assorbimento intrinseco del silicio può essere inteso come il fatto che un atomo di silicio viene eccitato da un fotone, facendo sì che un elettrone di valenza diventi un elettrone libero lasciando un buco nella rottura del legame covalente. Gli esperimenti hanno scoperto che solo quei fotoni la cui hu è maggiore della larghezza della banda proibita, possono produrre assorbimento intrinseco.
Ovviamente, il fotone incidente deve soddisfare o la frequenza della luce in cui Vo-- può produrre assorbimento intrinseco (limite di assorbimento della frequenza); λo-- solo la lunghezza d'onda dell'assorbimento intrinseco della luce (limite di assorbimento della lunghezza d'onda).
Si ritiene che il silicio sia trasparente alla luce infrarossa con una lunghezza d'onda superiore a 1,15 μm.
Circuito equivalente cella solare, potenza di uscita e fattore di riempimento
(1) circuito equivalente
Per descrivere lo stato di funzionamento della batteria, la batteria e il sistema di carico sono spesso simulati con un circuito equivalente.
1. Sorgente di corrente costante: sotto illuminazione costante, una cella solare in stato di funzionamento non cambia la sua fotocorrente con lo stato di funzionamento. Può essere considerato come una fonte di corrente costante nel circuito equivalente.
2. Corrente oscura Ibk: parte della fotocorrente scorre attraverso il carico RL e la tensione terminale U viene stabilita attraverso il carico. A sua volta, è polarizzato in avanti alla giunzione PN, causando una corrente scura Ibk opposta alla direzione della fotocorrente.
3. In questo modo, viene disegnato il circuito equivalente di una cella solare di omogeneizzazione PN ideale.
4. Resistenza in serie RS: A causa del contatto tra gli elettrodi anteriore e posteriore e il materiale stesso ha una certa resistività, è inevitabile introdurre resistori aggiuntivi negli strati base e superiore. Quando la corrente che fluisce attraverso il carico li attraversa, causerà inevitabilmente una perdita. In un circuito equivalente, il loro effetto totale può essere rappresentato da un resistore in serie RS.
5. Resistenza parallela RSH: a causa della perdita del bordo della batteria e della perdita del ponte di metallo formata dalla micro crepa, dalla graffiatura, ecc. Quando si realizza l'elettrodo metallizzato, una parte della corrente che deve essere attraversata dal carico è a corto di circuito. Il resistore RSH è equivalente.
Quando la corrente che scorre nel carico RL è I e la tensione del terminale del carico RL è U, si ottiene:
P nella formula è la potenza di uscita ottenuta sul carico RL quando la cella solare viene irradiata.
(2) Potenza in uscita
Quando la corrente che scorre nel carico RL è I e la tensione terminale del carico RL è U, si può ottenere che P nella formula sia la potenza di uscita ottenuta sul carico RL quando la cella solare viene irradiata.
Quando il carico RL passa da 0 a infinito, la tensione di uscita U varia da 0 a U0C e la corrente di uscita passa da ISC a 0, disegnando quindi una curva caratteristica di carico della cella solare. Qualsiasi punto sulla curva è chiamato punto di lavoro. Il punto di lavoro e la linea di origine sono chiamati linee di carico. Il reciproco della pendenza della linea di carico è uguale a RL. Le coordinate orizzontali e verticali corrispondenti al punto di lavoro sono la tensione di lavoro e la corrente di lavoro.
Quando si regola la resistenza di carico RL su un certo valore Rm, si ottiene un punto M sulla curva e il prodotto della corrispondente corrente di lavoro Im e della tensione di lavoro Um è il più grande, ovvero: Pm = ImUm
Generalmente, il punto M è il punto di funzionamento ottimale (o punto di massima potenza) della cella solare, Im è la corrente di lavoro ottimale, Um è la tensione di lavoro ottimale, Rm è la resistenza di carico ottimale e Pm è la massima potenza di uscita.
(3) Fattore di riempimento
1. Il rapporto tra la potenza massima di uscita e (Uoc × Isc) è chiamato fattore di riempimento (FF), che è uno degli indicatori importanti per misurare le caratteristiche di uscita delle celle solari.
2. Il fattore di riempimento caratterizza i vantaggi e gli svantaggi delle celle solari. Sotto certe irradiazioni spettrali, più grande è l'FF, più "quadrata" è la curva e più alta è la potenza di uscita.