Ut cellulae solaris opus

Cellae solares lux solis ad hauriendum munera Ordinarius gravida producendum. Sed dissimiles batteries traditae, output voltage, et maximae potentiae batteri traditionalis fixa sunt, dum output voltage, current et potentia cellularum solaris ad condiciones illustrandas et puncta operativa onera referuntur. Hac de causa, ut cellulis solaris utaris ad electricitatem generandam, debes intellegere relationem hodiernam intentionis et principium operandi cellularum solarium.

Illuminatio spectris solis;

Fons energiae cellularum solaris est lux solis, ergo intensio et spectrum solis incidentis lucis per cellulam solarem outputationem currentem et intentionem determinant. Scimus enim, quod objectum sub sole positum, duobus modis recipit solem, unum quidem directum solis, et aliud est diffusum solis, postquam dispersum ab aliis objectis in superficie. In communibus adiunctis, rationes incidentes directae circiter 80% lucis receptae a cellula solari. Ergo sequens disputatio etiam directa expositione solis intendunt.

Intensio et spectrum lucis solis exprimi possunt per spectrum irradiantia, quae est vis lucis per unitatem necem per unitatem aream (W/㎡um). Intensio solis (W/㎡) est summa omnium spectrum illuminationis aequalitatum. Lumen spectrum solis se habet ad positionem mensuratam et angulum solis ad superficiem terrae. Causa est, quia lux solis absorbebitur et dissipabitur ab atmosphaera antequam terrae superficiem attingat. Duae factores positionis et anguli plerumque repraesentantur per massam aeris sic dictam (AM). Solaris enim illuminatio, AMO situm in spatio externo significat cum sol directe lucet. Intensio luminis eius est circiter 1353 W/㎡, quae proxime aequivalet cum fonte lucido a radiorum nigrorum corporum cum temperie 5800K producto. AMI situm in superficie terrae refert, cum sol directe lucet, lux intensio circiter 925 W/m2. AMI.5 de situ in superficie terrae refertur, cum Sol in angulum 45 graduum incidens, lux intensio circa 844 W/m2. AM 1.5 plerumque adhibetur ad repraesentandum medium illuminationis solis in superficie terrae. Exemplar cellulae solaris circuli;

Cum nulla lux est, cellula solari se habet sicut confluentes diode. Hodiernum voltage relationem idealis diodae exprimi possunt

Ubi currentem repraesentamus, V intentionem repraesentat, Est saturatio currentis, et VT=KBT/q0, ubi KB repraesentat BoItzmann constans, q0 est unitas electricum crimen, et T temperatura est. Ad locus temperatus VT=0.026v. Animadvertendum est quod directio Pn diodis currentis definitur esse manare a P-type ad n-type in fabrica, et valores positivi et negativi voltationis definiuntur sicut potentiae terminalis P-type. minus in n-genus terminatio potentiale. Si igitur haec definitio sequatur, cellula solaris operante, valor intentionis positivus est, ejus currentis valor negativus est, et IV curva in quarta quadrante. Lectores hic monendi sunt specimen diode sic dictum multis corporis condicionibus nititur, et diodes actuales aliquas causas nonideales sponte habere, quae relationem machinae hodiernae voltationis afficiunt, sicut hodiernam generationis-recombinationem, hic vicimus' t multa disserere. Cum cellula solaris luci patebit, photocurrentis in pn diode erit. Quia constructum-in campum electricum directum coniunctionis pn est ab n-type ad p-typum, electronico-foraminis generata ex effusio photons ad finem n-genum current, dum foramina versus p currant. -typum extremum. Praesens formatum ab utroque manabit ab n-type ad p-typum. Fere, anterior diodi directio definitur esse fluenta a p-type ad n-type. Hoc modo, ad specimen diode comparatum, photocurrente a cellula solaris illuminata generata est vena negativa. Vena-voltatio relatio cellae solaris est specimen diodum plus negans photocurrente IL, cuius magnitudo est:

Aliis verbis, ubi non est lumen, IL=0, cellula solaris est diode ordinaria. Cum cellula solaris brevis circuitur, id est V=0, current brevis cursus est Isc=-IL. Hoc est, cum cellula solaris brevis circuit, currens brevis circuitus est photocurrentis ex luce incidenti generata. Si cellula solaris est aperta circuitus, id est si I=0, eius ambitus apertus intentionis est;

Figura 2. Ambitus cellae solaris aequivalens: (a) extra, (b) cum serie et resistentibus shunt. Animadvertendum hic est patentes ambitus intentionis et ambitus brevissimi currentis esse duos ambitus notarum cellularum solaris magni momenti.

Vis output cellulae solaris est producta currentis et intentionis:

Patet, quod potentia output cellae solaris non est certum valorem. Maximam valorem attingit in quodam puncto currenti-voltatione operante, et potentia maxima output Pmax per dp/dv=0 determinari potest. Colligere possumus output intentionem in potentia output maximam Pmax esse:

et output vena est:

Maxima output potentia cellae solaris est:

Efficax cellae solaris refertur ad rationem cellae solaris convertentis potentiam PIN luminis incidentis in vim electricam maximam output, id est:

Mensurae cellulae solaris efficientiae generales utuntur in fonte lucido simili solis cum paxillo = 1000W/㎡.

Experimento, relatio hodiernae intentionis cellularum solarium non omnino sequitur descriptionem theoricam. Causa est, quia ipsa fabrica photovoltaica seriei sic dictae resistentiae et resistentiae shunt. Pro quavis materia semiconductore, seu contactu inter semiconductorem et metallum, necessario resistentia major vel minor erit, quae seriem machinae photovoltaicae resistentiam formabit. Ex altera parte, quaelibet via currentis praeter specimen Pn diodae inter electrodes positivas et negativas machinae photovoltaicae sic dictas lacus currentem faciet, ut generatio-recombinatio in fabrica. Superficies recombinatio currentis, incompleta ora solitudo machinae, et contactum metallum connexio penetratio.

Fere resistentia utimur ad lacus venas cellularum solaris definiendas, id est Rsh=V/Ileak. Quo maior resistentia shunt, eo minor lacus currentis est. Si resistentiam communem Rs et resistentiam shunt Rsh consideramus, relatio hodiernae volages cellulae solaris scribi potest:

Uno tantum modulo uti possumus, factore sativo sic dicto, ad summatim tum effectus seriei resistentiae et resistentiae fugitivae. definitur:

Patet quod saturitatem factor est maximus si nulla series resistor est et resistentia shunt infinita (non lacus ultrices). Quodlibet augmentum in serie resistentia vel diminutione in shunt resistentia, factor repletionem reducet. Hoc modo,. Efficacia cellularum solaris tribus parametris maximis exprimi potest: ambitus aperti voltage Voc, circuii brevis currentis Isc et factoris FF imple.

Ut patet, ut efficientiam cellulae solaris augeat, necesse est ut simul aperitur eius ambitus intentionis, brevis circumitus currentis (id est, photocurrentis) augeat et factorem impleat (id est series resistentiae et currentis lacus minuere).

Circuitus intentionis apertus et ambitus brevis currentis: ex formula praecedente iudicans, ambitus apertus intentionis cellulae solaris secundum photocurrentem et cellulam saturatam determinatur. Ex prospectu physicae semiconductoris, ambitus voltage aperti aequalis est energiae Fermi differentiae inter electrons et foramina spatii praesidentis regionis. Quod ad satietatem nituntur optimi Pn diode, uti potes;

exprimere. ubi q0 crimen unitatis repraesentat, ni tabellarius intrinsecus intentionem semiconductoris repraesentat, ND et NA singulae retractionem donatoris et acceptoris repraesentant, Dn et Dp singula electronicorum et foraminum diffusionem coefficientem repraesentant, expressio supra n sumens. - Casus ubi et genus regionis et p-typus regionis tam latae sunt. Fere ad cellulas solares utentes p-typo subiectae, area n-typi valde levis est, et illa expressio mutari debet.

Supra memoravimus quod, cum cellula solaris illuminata est, photocurrente generatur, et photographicum currentem occlusum esse in habitudine cellae solaris hodiernae voltationis. Hic originem photocurrentis breviter describemus. Generatio vehicularum rate in unitate voluminis per unitatem temporis (unitatis m -3 s -1) determinatur per effusio lucis coefficientis, id est.

Inter eos, α significat effusio lucis coefficientis, quae est vehementia photons incidentis (vel densitatis fluxi photon), et R refertur ad coefficiens reflexionem, ergo significat intensionem photons incidentium quae non reflectuntur. Tres principales machinae quae photocurrentem generant sunt: ​​diffusio currentis minoritatis ferebat electrons in regione p-type, diffusio minoritatis ferebat perforata in regione n-typo, et summa electronicorum et foraminum in spatio custodiae regionis. vena. Ideo photocurrente proxime exprimi possunt:

Inter eos, Ln et Lp singula repraesentant diffusionem longitudinis electrons in regione p-typorum et foraminibus in regione n-type, et est latitudo spatii crimen regionis. Hos proventus recapitulantes, simplex expressio accipitur pro intentione aperta circuitionis:

ubi Vrcc significat recombinationem ratam electronico-foraminis paria per unitatem voluminis. Scilicet hoc est naturale, quia aequalis est ambitus intentionis apertae energiae Fermi differentiae inter electrons et foramina spatii crimen regionis, et differentia energiae Fermi inter electrons et foramina determinatur per ferebat rate generationis et recombinationis rate. .