Ka mkpụrụ ndụ anyanwụ si arụ ọrụ

Mkpụrụ ndụ anyanwụ banye ìhè anyanwụ iji mepụta ọrụ nke batrị nkịtị. Ma n'adịghị ka batrị ọdịnala, mmepụta voltaji na ike mmepụta kachasị nke batrị ọdịnala na-edozi, ebe mmepụta voltaji, nke ugbu a na ike nke sel anyanwụ metụtara ọnọdụ ọkụ na ibu ọrụ. N'ihi nke a, iji sel anyanwụ na-emepụta ọkụ eletrik, ị ghaghị ịghọta njikọ dị ugbu a-voltaji na ụkpụrụ ọrụ nke mkpụrụ ndụ anyanwụ.

Ihe na-egbuke egbuke nke ìhè anyanwụ:

Isi iyi ike nke mkpụrụ ndụ anyanwụ bụ ìhè anyanwụ, ya mere ike na ụdịdị dị iche iche nke ìhè anyanwụ merenụ na-ekpebi ihe dị ugbu a na voltaji sitere na cell anyanwụ. Anyị maara na mgbe a na-etinye ihe n'okpuru anyanwụ, ọ na-enweta ìhè anyanwụ n'ụzọ abụọ, otu bụ ìhè anyanwụ kpọmkwem, nke ọzọ na-agbasa ìhè anyanwụ mgbe ihe ndị ọzọ gbasasịrị ya n'elu. N'ọnọdụ nkịtị, ọkụ na-eme ihe na-akpata ihe dị ka 80% nke ìhè anyanwụ natara. Ya mere, nkwurịta okwu anyị na-esote ga-elekwasịkwa anya na ikpughe ìhè anyanwụ kpọmkwem.

Enwere ike igosipụta ike na ụdị dị iche iche nke ìhè anyanwụ site na ụdị irradiance dị iche iche, nke bụ ike ọkụ kwa ogologo wavelength n'otu mpaghara (W/㎡um). Ike nke ìhè anyanwụ (W/㎡) bụ nchikota nke ogologo ebili mmiri niile nke ìhè dị iche iche. Ọkụ dị iche iche nke ìhè anyanwụ na-emetụta ọnọdụ a tụrụ atụ na akụkụ nke anyanwụ n'akụkụ elu ụwa. Nke a bụ n'ihi na ìhè anyanwụ ga-ejupụta ma gbasasịa site na ikuku tupu ya eruo n'elu ụwa. Ihe abụọ nke ọnọdụ na akụkụ na-anọchi anya ihe a na-akpọ ikuku ikuku (AM). Maka ìhè anyanwụ, AMO na-ezo aka na ọnọdụ dị na mbara igwe mgbe anyanwụ na-enwu ozugbo. Ike ọkụ ya dị ihe dịka 1353 W/㎡, nke bụ ihe dịka ọkụ ọkụ nke radieshon ojii na-emepụta na okpomọkụ nke 5800K. AMI na-ezo aka n'ọnọdụ dị n'elu ụwa, mgbe anyanwụ na-enwu ozugbo, ike ọkụ dị ihe dịka 925 W/m2. AMI.5 na-ezo aka n'ọnọdụ dị n'elu ụwa, mgbe anyanwụ na-eme n'akụkụ 45 degrees, ìhè ọkụ dị ihe dịka 844 W/m2. A na-ejikarị AM 1.5 na-anọchi anya nkezi ìhè anyanwụ n'elu ụwa. Ụdị sekit cell anyanwụ:

Mgbe enweghị ọkụ, cell anyanwụ na-akpa àgwà ka pn junction diode. Enwere ike ịkọwa mmekọrịta dị ugbu a na voltaji nke ezigbo diode dị ka

Ebe m na-anọchi anya nke ugbu a, V na-anọchi anya voltaji, Is bụ saturation ugbu a, na VT = KBT/q0, ebe KB na-anọchi anya BoItzmann mgbe nile, q0 bụ unit eletrik ụgwọ, na T bụ okpomọkụ. N'ime ụlọ okpomọkụ, VT = 0.026v. Ekwesiri iburu n'uche na a na-akọwa ntụziaka nke Pn diode ugbu a ka ọ na-esi na P-ụdị gaa n'ụdị n'ime ngwaọrụ ahụ, a na-akọwakwa ụkpụrụ dị mma na nke na-adịghị mma nke voltaji dị ka ikike njedebe P-ụdị. mwepu ikike n-ụdị n-ọnụ. Ya mere, ọ bụrụ na a na-agbaso nkọwa a, mgbe anyanwụ na-arụ ọrụ, uru voltaji ya dị mma, uru ya ugbu a adịghị mma, na IV curve dị na anọ nke anọ. A ghaghị icheta ndị na-agụ akwụkwọ ebe a na ihe a na-akpọ diode dị mma dabeere na ọtụtụ ọnọdụ anụ ahụ, na diodes n'ezie ga-enwe ụfọdụ ihe na-adịghị mma nke na-emetụta mmekọrịta voltaji ugbu a nke ngwaọrụ ahụ, dị ka ọgbọ-recombination ugbu a, ebe a Anyị ga-emeri ' t kparita ya nke ukwuu. Mgbe cell anyanwụ na-ekpughere ìhè, a ga-enwe fotocurrent na pn diode. N'ihi na ntụziaka ọkụ eletrik arụnyere n'ime pn junction si n'ụdị n-ụdị p-ụdị, electron-hole ụzọ abụọ na-emepụta site na absorption nke photons ga-agba ọsọ n'akụkụ n-ụdị njedebe, ebe oghere ga-agba ọsọ n'ebe p. -ụdị njedebe. Foto nke ha abụọ mebere ga-esi n'ụdị n-ụdị gaa na p-ụdị. N'ozuzu, a na-akọwa ntụgharị ihu ugbu a nke diode ka ọ na-esi na p-ụdị gaa n-ụdị. N'ụzọ dị otú a, ma e jiri ya tụnyere ezigbo diode, photocurrent na-emepụta site na cell cell mgbe ọkụ bụ ihe na-adịghị mma ugbu a. Mmekọrịta voltaji ugbu a nke cell anyanwụ bụ ezigbo diode gbakwunyere foto na-adịghị mma IL, nke ịdị ukwuu ya bụ:

N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ, mgbe enweghị ìhè, IL = 0, cell cell bụ naanị diode nkịtị. Mgbe mkpụrụ ndụ anyanwụ dị mkpụmkpụ, ya bụ, V = 0, mkpirisi okirikiri bụ Isc = -IL. Ya bụ, mgbe cell anyanwụ na-adị mkpụmkpụ-circuit, nkenke-circuit ugbu a bụ photocurrent eme site na ìhè merenụ. Ọ bụrụ na cell anyanwụ na-emeghe sekit, ya bụ, ọ bụrụ na I = 0, voltaji oghe ya bụ:

Ọgụgụ 2. Ihe nhata sekit nke anyanwụ: (a) enweghị, (b) na usoro na shunt resistors. A ghaghị imesi ya ike na ebe a na-emeghe voltaji na sekit dị mkpirikpi bụ ihe abụọ dị mkpa nke njirimara cell anyanwụ.

Mpụta ike nke cell anyanwụ bụ ngwaahịa nke ugbu a na voltaji:

N'ụzọ doro anya, mmepụta ike sitere na cell anyanwụ abụghị uru a kapịrị ọnụ. Ọ na-erute uru kacha elu n'otu ebe na-arụ ọrụ voltaji ugbu a, yana ike mmepụta Pmax kachasị nwere ike ikpebi site na dp/dv=0. Anyị nwere ike wepụta na voltaji mmepụta na ike mmepụta Pmax kacha bụ:

na mmepụta nke ugbu a bụ:

Ike kachasị ike nke cell anyanwụ bụ:

Ịrụ ọrụ nke cell anyanwụ na-ezo aka na nha nke cell anyanwụ na-agbanwe ike Pin nke ọkụ merenụ ka ọ bụrụ ike eletrik kachasị elu, ya bụ:

Ọha nha arụmọrụ cell anyanwụ na-eji isi iyi dị ka ìhè anyanwụ nwere pin=1000W/㎡.

Nnwale, mmekọrịta dị ugbu a-voltaji nke mkpụrụ ndụ anyanwụ anaghị esocha nkọwa nkọwa nke dị n'elu. Nke a bụ n'ihi na ngwaọrụ fotovoltaic n'onwe ya nwere ihe a na-akpọ nguzogide usoro na nkwụsị shunt. Maka ihe ọ bụla semiconductor, ma ọ bụ kọntaktị dị n'etiti semiconductor na metal, a ga-enwe ike inwe nguzogide dị ukwuu ma ọ bụ dị nta, nke ga-eme ka usoro nkwụsị nke ngwaọrụ fotovoltaic. N'aka nke ọzọ, ụzọ ọ bụla dị ugbu a karịa Pn diode dị mma n'etiti electrodes dị mma na nke na-adịghị mma nke ngwaọrụ fotovoltaic ga-eme ka ihe a na-akpọ leakage current, dị ka ọgbọ-recombination ugbu a na ngwaọrụ. , elu recombination ugbu a, ezughị oke ọnụ nke ngwaọrụ, na metal kọntaktị penetration junction.

Ọtụtụ mgbe, anyị na-eji shunt iguzogide kọwaa mpụta nke mkpụrụ ndụ anyanwụ, ya bụ, Rsh=V/Ileak. Nnukwu nguzogide shunt bụ, obere ntanye nke ugbu a bụ. Ọ bụrụ na anyị na-atụle nkwụsi ike nkwonkwo Rs na shunt resistance Rsh, enwere ike dee mmekọrịta voltaji ugbu a nke cell cell dị ka:

Anyị nwekwara ike iji naanị otu paramita, nke a na-akpọ fill factor, iji chịkọta ma mmetụta nke nguzogide usoro na nguzogide shunt. akowara dika:

O doro anya na ihe njuputa bụ nke kachasị ma ọ bụrụ na enweghị usoro resistor na shunt eguzogide enweghị njedebe (enweghị nkwụsị nke ugbu a). Mmụba ọ bụla na nguzogide usoro ma ọ bụ ibelata nguzogide shunt ga-ebelata ihe njuputa. N'ụzọ nke a,. Enwere ike igosipụta arụmọrụ nke mkpụrụ ndụ anyanwụ site na paramita atọ dị mkpa: oghere voltaji sekit Voc, obere sekit ugbu a Isc, na ihe mejupụtara FF.

N'ụzọ doro anya, iji melite arụmọrụ nke a anyanwụ cell, ọ dị mkpa n'otu oge na-amụba ya oghe circuit voltaji, mkpirisi sekit ugbu a (ya bụ, photocurrent), na-ejuputa ihe (ya bụ, ibelata usoro nguzogide na leakage ugbu a).

Mepee voltaji sekit na mkpirisi sekit dị ugbu a: N'ikpe ikpe site na usoro gara aga, voltaji oghere oghere nke cell anyanwụ na-ekpebi site na fotocurrent na cell saturated. Site n'echiche nke physics semiconductor, voltaji sekit mepere emepe hà nhata ike dị iche iche nke ike Fermi n'etiti elektrọn na oghere na mpaghara ụgwọ ohere. Banyere saturation ugbu a nke ezigbo Pn diode, ị nwere ike iji:

ikwuputa. ebe q0 na-anọchi anya ụgwọ ọrụ unit, ni na-anọchite anya ntinye uche nke onye na-ebu ibu nke semiconductor, ND na NA nke ọ bụla na-anọchite anya ntinye nke onye nyere onyinye na onye na-anabata ya, Dn na Dp nke ọ bụla na-anọchite anya ọnụọgụ nke electrons na oghere, okwu a dị n'elu na-eche n'echiche. - Ikpe ebe ma mpaghara ụdị na mpaghara p-ụdị dị ma obosara. N'ozuzu, maka mkpụrụ ndụ anyanwụ na-eji ụdị p-ụdị substrates, mpaghara n-ụdị n'ime ya dị ntakịrị, na okwu ahụ dị n'elu kwesịrị ịgbanwe.

Anyị kwuru na mbụ na mgbe a na-enwu ọkụ, a na-emepụta foto nke na-emepụta ihe, na fotocurrent bụ ihe na-emechi emechi ugbu a na mmekọrịta voltaji ugbu a nke cell cell. N'ebe a, anyị ga-akọwa nkenke mmalite nke fotocurrent. Ọnụ ọgụgụ ọgbọ nke ndị na-ebu na otu olu kwa nkeji oge (nkeji m -3 s -1) na-ekpebi ọnụọgụ ọkụ ọkụ, ya bụ.

N'ime ha, α na-anọchi anya ọnụọgụ absorption ọkụ, nke bụ ike nke photons merenụ (ma ọ bụ foton flux density), na R na-ezo aka na ntụgharị ntụgharị uche, ya mere ọ na-anọchi anya ike nke foton ndị merenụ na-adịghị egosipụta. Ụzọ atọ bụ isi na-emepụta foto nke ugbu a bụ: mgbasa ozi nke electrons pere mpe na mpaghara p-ụdị, mgbasa ozi nke oghere ndị na-ebu obere obere na mpaghara n-ụdị, na mkpagharị nke electrons na oghere na mpaghara chaja oghere. ugbu a. Ya mere, fotocurrent nwere ike ikwupụta dịka:

N'ime ha, Ln na Lp nke ọ bụla na-anọchi anya ogologo mgbasa nke electrons na mpaghara p-ụdị na oghere na mpaghara n-ụdị, na obosara nke mpaghara ụgwọ ohere. N'ịchịkọta nsonaazụ ndị a, anyị na-enweta okwu dị mfe maka voltaji sekit mepere emepe:

ebe Vrcc na-anọchi anya nchikota ọnụọgụ abụọ nke oghere eletrọn kwa otu olu. N'ezie, nke a bụ a eke N'ihi, n'ihi na-emeghe circuit voltaji bụ hà Fermi ike dị iche n'etiti electrons na oghere na ohere ụgwọ mpaghara, na Fermi ike dị iche n'etiti electrons na oghere kpebisiri ike site ụgbọelu ọgbọ ọnụego na recombination ọnụego. .