optiska-properties-of-sol-cellmaterial
Solcellernas optiska egenskaper bestämmer ofta solcellens ultimata effektivitet och utgör grunden för processdesign.
(1) Absorptionslag
När en stråle av spektralstrålning I0 är ortogonalt infallande på ytan av halvledaren, efter subtrahering av reflektionen, är spektralstrålningen in i halvledaren I0 (1-R) och avståndet från frontytan är x vid halvledaren. Den spektrala irradiansen Ix bestäms av absorptionslagen: När lamellens tjocklek är d kan vi få en mer fullständig approximation av transmittansen.
Förhållandet mellan absorptionskoefficienten och våglängden för enkelkristallkisel, galliumarsenid och några viktiga solcellsmaterial
(2) Intrinsisk absorption
I atombilder kan den inneboende absorptionen av kisel förstås som det faktum att en kiselatom är exciterad av en foton, vilket medför att en valenselektron blir en frielektron medan den lämnar ett hål i den kovalenta bindningsbrytningen. Experiment har funnit att endast de fotoner vars hu är större än den förbjudna bandbredden, t.ex. kan producera egen absorption.
Självfallet måste incidentfoton uppfylla eller frekvensen av det ljus, i vilket Vo- kan producera egen absorption (frekvensabsorptionsgräns); λo - bara våglängden för den inneboende absorptionen av ljus (våglängdsabsorptionsgränsen).
Det antas att kisel är transparent för infrarött ljus med en våglängd som är större än 1,15 pm.
Solcellsekvivalent krets, utgångseffekt och fyllfaktor
(1) ekvivalent krets
För att beskriva batteriets driftstillstånd simuleras batteriet och lastsystemet ofta med en ekvivalent krets.
1. Konstant strömkälla: Under konstant belysning ändras inte en solcell i arbetsläge dess fotokurrent med arbetsläget. Det kan betraktas som en konstant strömkälla i ekvivalentkretsen.
2. Mörk ström Ibk: En del av fotokretsen flyter genom lasten RL, och terminalspänningen U är etablerad över belastningen. I sin tur är det förspänt till PN-korsningen, vilket ger en mörk ström Ibk mittemot fotokurrensriktningen.
3. På så sätt dras motsvarande ekvivalentkrets av en idealisk PN-homojunktions-solcell.
4. Seriemotstånd RS: På grund av kontakten mellan fram- och bakelektroderna och själva materialet har viss resistivitet, är det oundvikligt att införa ytterligare motstånd i basen och toppskikten. När strömmen strömmar genom lasten passerar dem, kommer det oundvikligen att orsaka förlust. I en ekvivalent krets kan deras totala effekt representeras av ett seriemotstånd RS.
5. Parallellt motstånd RSH: På grund av läckage på batterikanten och metallbäckens läckage som bildas vid mikrosprickningen, repor etc. vid tillverkning av metalliserad elektrod bör en del av strömmen som passerar genom lasten vara kortsluten sluts. Motståndet RSH är ekvivalent.
När strömmen strömmar in i lasten RL är I och terminalspänningen för belastningen RL U, erhålls den:
P i formeln är uteffekten erhållen på belastningen RL när solcellen är bestrålad.
(2) Utgångseffekt
När strömmen strömmar in i lasten RL är I och terminalspänningen för belastningen RL U kan det erhållas att P i formeln är utgångseffekten erhållen på belastningen RL när solcellen är bestrålad.
När lasten RL ändras från 0 till oändlighet ändras utspänningen U från 0 till U0C, och utgångsströmmen ändras från ISC till 0, varigenom en cellkaraktärsgradering av en solcell ritas. Varje punkt på kurvan kallas arbetspunkten. Arbetspunkten och ursprungslinjen kallas lastlinjer. Den ömsesidiga av lutningslinjens lutning är lika med RL. De horisontella och vertikala koordinaterna som motsvarar arbetspunkten är arbetsspänning och arbetsström.
Vid inställning av lastmotståndet RL till ett visst värde Rm erhålls en punkt M på kurvan och produkten av motsvarande arbetsström Im och arbetsspänningen Um är den största, det vill säga: Pm = ImUm
I allmänhet är M-punkten den optimala arbetspunkten (eller maximala effektpunkten) för solcellen, Im är den optimala arbetsströmmen, Um är den optimala arbetsspänningen, Rm är det optimala lastmotståndet och Pm är maximal uteffekt.
(3) Fyllningsfaktor
1. Förhållandet mellan maximal uteffekt till (Uoc × Isc) kallas fyllfaktorn (FF), vilket är en av de viktiga indikatorerna för att mäta solcellernas utmatningsegenskaper.
2. Fyllningsfaktor karakteriserar fördelarna och nackdelarna med solceller. Under viss spektral strålning, desto större FF, ju mer "kvadrat" kurvan och ju högre uteffekten.