Çawa hucreyên rojê dixebitin

Hucreyên rojê tîrêja rojê hildide ku fonksiyonên bataryayên asayî çêbike. Lê berevajî bataryayên kevneşopî, voltaja derketinê û hêza herî zêde ya derketinê ya bataryayên kevneşopî sabît e, dema ku voltaja derketinê, niha û hêza şaneyên rojê bi şert û mercên ronahiyê û xalên xebatê yên barkirinê ve girêdayî ye. Ji ber vê yekê, ji bo ku hûn hucreyên rojê ji bo hilberîna elektrîkê bikar bînin, divê hûn pêwendiya heyî-voltaja û prensîba xebatê ya hucreyên rojê fam bikin.

Ronahiya spektral ya tîrêja rojê:

Çavkaniya enerjiyê ya hucreyên rojê ronahiya rojê ye, ji ber vê yekê tundî û spektora tîrêja rojê ya rûdayî tîrêj û voltaja derketina şaneya rojê diyar dike. Em dizanin ku dema ku tiştek di bin tavê de ye, ew tîrêja rojê bi du awayan distîne, yek tîrêja tavê ya rasterast, û ya din jî tîrêja rojê ya belavbûyî ye piştî ku ji hêla tiştên din ve li ser rûyê erdê belav dibe. Di bin şert û mercên normal de, ronahiya bûyerê ya rasterast bi qasî 80% ji ronahiya ku ji hêla hucreyek rojê ve hatî wergirtin pêk tê. Ji ber vê yekê, nîqaşa me ya jêrîn dê li ser rûxandina rasterast a tavê jî bisekine.

Zêdebûn û spektruma tîrêja rojê dikare bi tîrêjên spektrumê ve were diyar kirin, ku hêza ronahiyê ya yekîneya dirêjahiya pêlê li yekîneya deverê ye (W/㎡um). Zêdebûna tîrêja rojê (W/㎡) berhevoka hemî dirêjahiya pêlên ronahiya spektrumê ye. Ronahiya spektrumê ya tîrêja rojê bi pozîsyona pîvandinê û goşeya rojê ya li gorî rûyê erdê ve girêdayî ye. Ji ber ku ronahiya rojê beriya ku bigihêje rûyê erdê dê ji hêla atmosferê ve were vegirtin û belav kirin. Du faktorên pozîsyon û goşeyê bi gelemperî bi navê girseya hewayê (AM) têne destnîşan kirin. Ji bo ronahiya rojê, AMO rewşa li cîhê derveyî dema ku tav rasterast dibiriqîne vedibêje. Hêza ronahiya wê bi qasî 1353 W/㎡ e, ku bi qasî çavkaniya ronahiyê ya ku ji hêla tîrêjên laşê reş ve bi germahiya 5800K ve hatî hilberandin wekhev e. AMI behsa rewşa li ser rûyê erdê dike, dema ku tav rasterast dibiriqe, tundiya ronahiyê bi qasî 925 W/m2 ye. AMI.5 behsa rewşa li ser rûyê erdê dike, dema ku roj bi goşeya 45 pileyî diqewime, tundiya ronahiyê bi qasî 844 W/m2 ye. AM 1.5 bi gelemperî ji bo temsîlkirina ronahiya navîn a ronahiya rojê ya li ser rûyê erdê tê bikar anîn. Modela dora hucreya rojê:

Dema ku ronahiyek tune be, şaneya rojê wekî dîodek hevgirtî ya pn tevdigere. Têkiliya niha-voltaja diodek îdeal dikare wekî were diyar kirin

Cihê ku ez niha temsîl dike, V voltaja nîşan dide, Is herikîna têrbûnê ye, û VT=KBT/q0, ku KB domdariya BoItzmann temsîl dike, q0 yekîneya barkirina elektrîkê ye, û T germahî ye. Li germahiya odeyê, VT=0.026v. Pêdivî ye ku were zanîn ku rêgeza herika dioda Pn tête diyar kirin ku di cîhazê de ji tîpa P-yê berbi tîpa n-yê diherike, û nirxên erênî û neyînî yên voltaja wekî potansiyela termînalê ya tîpa P-ê têne destnîşan kirin. kêm potansiyela termînalê ya n-type. Ji ber vê yekê, heke ev pênase were şopandin, dema ku şaneya rojê dixebitîne, nirxa voltaja wê erênî ye, nirxa wê ya heyî neyînî ye û kêşeya IV di çargoşeya çaremîn de ye. Divê li vir were bîra xwendevanan ku jê re dioda îdeal li ser gelek şert û mercên laşî ve girêdayî ye, û diodên rastîn bi xwezayî dê hin faktorên ne-îdeal ên ku bandorê li têkiliya voltaja heyî ya cîhazê dikin, wek mînaka nûjen-berhevberdana nûjen, li vir hebin. zêde nîqaş nekin. Dema ku şaneya rojê ber bi ronahiyê ve diçe, wê di dîoda pn de ronahiya wêneyê hebe. Ji ber ku rêgeza qada elektrîkê ya çêkirî ya girêdana pn ji tîpa n-yê berbi tîpa p-yê ye, cotên elektron-holê yên ku ji hêla vegirtina fotonan ve têne hilberandin dê berbi dawiya tîpa n-yê ve biçin, dema ku çal dê berbi p-yê ve biçin. -dawiya tîpê. Wêneya ku ji hêla her duyan ve hatî çêkirin dê ji tîpa n berbi tîpa p-yê biherike. Bi gelemperî, rêgeza niha ya pêş a diodê wekî ku ji tîpa p-yê berbi n-tîpê diherike tê pênase kirin. Bi vî rengî, li gorî diodek îdeal, ronahiya wêneya ku ji hêla hucreyek rojê ve hatî hilberandin dema ku ronî dibe, tîrêjek neyînî ye. Têkiliya niha-voltaja şaneya rojê dîoda îdeal e û pêvek IL-ya wênekêşiya neyînî ye, ku mezinahiya wê ev e:

Bi gotineke din, dema ku ronahî tune be, IL=0, hucreya rojê tenê dîodek asayî ye. Dema ku şaneya rojê kurt-circuitî ye, ango V=0, herikîna dorberê Isc=-IL e. Ango dema ku şaneya rojê kurte girêbide, herikîna dorberê ew ronahiya wêneyê ye ku ji ronahiya rûdanê çêdibe. Ger şaneya rojê şebekeya vekirî be, ango eger I=0, voltaja wê ya vekirî ev e:

Xiflteya 2. Çîroka hevwate ya şaneya rojê: (a) bê, (b) bi rêze û berxwedêrên şuntê. Li vir pêdivî ye ku were balkişandin ku voltaja dorhêla vekirî û heyama kurteya dor du pîvanên girîng ên taybetmendiyên hucreya rojê ne.

Hêza hilberîna şaneya rojê berhema niha û voltaja ye:

Eşkere ye, derketina hêza ji hêla hucreya rojê ve ne nirxek sabît e. Ew di nuqteyek xebitandinê ya voltaja niha de digihîje nirxa herî zêde, û hêza hilberîna herî zêde Pmax dikare bi dp/dv=0 were destnîşankirin. Em dikarin derxînin ku voltaja derketinê di hêza herî zêde Pmax de ev e:

û heyama derketinê ev e:

Hêza herî zêde ya hilberîna şaneya rojê ev e:

Karbidestiya hucreya rojê vedibêje rêjeya şaneya rojê ku Pîna hêza ronahiya bûyerê vediguhezîne hêza elektrîkê ya herî zêde ya hilberan, ango:

Pîvandinên kargêriya hucreya rojê ya gelemperî çavkaniyek ronahiyê ya mîna tîrêja rojê bi pin = 1000W/㎡ bikar tîne.

Bi ezmûnî, pêwendiya niha-voltaja şaneyên rojê bi tevahî li gorî danasîna teorîkî ya jorîn naşopîne. Ji ber ku amûra fotovoltaîk bi xwe xwedan berxwedana rêzê û berxwedana şuntê ye. Ji bo her materyalek nîvconductor, an têkiliya di navbera nîvconductor û metal de, bêguman dê berxwedanek mezin an kêmtir hebe, ku dê berxwedana rêzê ya cîhaza fotovoltaîk pêk bîne. Ji hêla din ve, her rêyek heyî ji bilî dioda Pn ya îdeal a di navbera elektrodên erênî û neyînî yên cîhaza fotovoltaîk de dê bibe sedema jêderketina bi vî rengî, mîna herika nûjen-hevberdanê ya di cîhazê de. , nihaya ji nûvekombînasyona rûvî, îzolasyona netemamî ya keviya cîhazê, û girêka pêketina pêwendiya metalê.

Bi gelemperî, em berxwedana şuntê bikar tînin da ku herikîna leaksiyonê ya hucreyên rojê diyar bikin, ango Rsh=V/Ileak. Her ku berxwedana şuntê mezintir be, ew qas piçûktir dibe. Ger em berxwedana hevbeş Rs û berxwedana şuntê Rsh bihesibînin, têkiliya niha-voltaja şaneya rojê dikare wiha were nivîsandin:

Di heman demê de em dikarin tenê yek parameterê, bi navê faktora dagirtinê, bikar bînin da ku hem bandorên berxwedana rêzê û hem jî berxwedana şuntê kurt bikin. pênasekirin wek:

Eşkere ye ku heke berxwedêrek rêzê tune be faktora dagirtinê herî zêde ye û berxwedana şuntê bêsînor be (herika leaksiyonê tune). Zêdebûna berxwedana rêzê an kêmbûna berxwedana şuntê dê faktora dagirtina kêm bike. Bi vî awayî,. Karbidestiya şaneyên rojê dikare bi sê pîvanên girîng ve were diyar kirin: voltaja dorhêla vekirî Voc, tîrêjê kurteya niha Isc, û faktora dagirtina FF.

Eşkere ye, ji bo baştirkirina karbidestiya hucreyek rojê, pêdivî ye ku bi hevdemî voltaja wê ya vekirî, tîrêja kurt (ango, ronahiya wêneyê) û faktora dagirtina (ango, berxwedana rêzê û heyama lehiyê kêm bikin) zêde bikin.

Voltaya dorhêla vekirî û tîrêjê kurt: Li gorî formula berê, voltaja şebekeya vekirî ya şaneya rojê ji hêla wênekêş û şaneya têrbûyî ve tê destnîşankirin. Ji perspektîfa fizîkê ya nîvconductor, voltaja dorhêla vekirî bi cûdahiya enerjiya Fermî ya di navbera elektron û kunên li devera barkirina fezayê de wekhev e. Wekî ku ji bo têrbûna diodek Pn ya îdeal, hûn dikarin bikar bînin:

îfade kirin. li cihê ku q0 bara yekîneyê temsîl dike, ni giraniya hilgirê xwerû yê nîvconduktorê, ND û NA her yek hûrbûna donor û qebûlkerê, Dn û Dp her yek jimareya belavbûna elektron û kun nîşan dide, îfadeya jorîn n e. - Rewşa ku hem herêma tîp û hem jî herêma tîpa p her du fireh in. Bi gelemperî, ji bo şaneyên rojê yên ku substratên p-type bikar tînin, qada n-type pir hûrik e, û vegotina jorîn pêdivî ye ku were guheztin.

Me berê behs kiribû ku dema ku şaneyek rojê ronî dibe, pêvekek fotografî çêdibe, û herikîna fotografî di pêwendiya niha-voltaja şaneya rojê de herika dorhêla girtî ye. Li vir em ê bi kurtî behsa eslê xweya wênekêşê bikin. Rêjeya hilberîna hilgirên di yekîneya qebareya her yekîneya demê de (yekîneya m -3 s -1) ji hêla hevberdana ronahiyê ve tê destnîşankirin, ango

Di nav wan de, α hevberdana ronahiyê temsîl dike, ku tundiya fotonên rûdanê (an jî tîrêjiya herikîna fotonê) ye, û R jî rêjeya refleksê vedibêje, ji ber vê yekê ew tundiya fotonên bûyeran ên ku nayên xuyang kirin nîşan dide. Sê mekanîzmayên sereke yên ku herikîna wêneyan diafirînin ev in: herikîna belavbûna elektronên hilgirê hindikahiyan li herêma tîpa-p, herika belavbûnê ya kunên hilgirê hindikahiyan li herêma tîpa n, û barkirina elektron û kunên li herêma barkirina fezayê. vêga. Ji ber vê yekê, ronahiya wêneyê dikare bi gelemperî wiha were diyar kirin:

Di nav wan de, Ln û Lp her yek dirêjahiya belavbûna elektronan li devera p-type û kunên li devera n-type temsîl dikin, û firehiya devera barkirina fezayê ye. Bi kurtkirina van encaman, em ji bo voltaja dora vekirî îfadeyek hêsan digirin:

li wir Vrcc rêjeya ji nû vekombinasyona cotên elektron-holê li ser yekîneya volmê nîşan dide. Bê guman, ev encamek xwezayî ye, ji ber ku voltaja dorhêla vekirî bi cûdahiya enerjiya Fermî ya di navbera elektron û kunên li devera barkirina fezayê de wekhev e, û cûdahiya enerjiya Fermi di navbera elektron û kun de ji hêla rêjeya hilberîna hilgirê û rêjeya vejenê ve tê destnîşankirin. .