Me pehea te mahi a nga pūtau solar

Pūtau solar kapohia te ra ki te whakaputa i nga mahi o nga pākahiko noa. Engari kaore i rite ki nga pākahiko tuku iho, ko te ngaohiko whakaputa me te mana whakaputa nui o nga pākahiko tuku iho kua whakatauhia, ko te ngaohiko whakaputa, o naianei, me te mana o nga pūtau solar e pa ana ki nga tikanga rama me nga waahi whakahaere kawenga. Na tenei, ki te whakamahi i nga pūtau solar ki te whakaputa hiko, me mohio koe ki te hononga o naianei-ngaohiko me te kaupapa mahi o nga pūtau solar.

Te whakamarama o te ra:

Ko te puna kaha o nga pūtau solar ko te ra, no reira ko te kaha me te awhiowhio o te ra mai i te ra ka whakatau i te putanga o naianei me te ngaohiko a te pūtau solar. E mohio ana tatou ki te tuu i tetahi mea ki raro i te ra, e rua nga huarahi ka whakawhiwhia e ia te ra, ko tetahi ko te ra tika, ko tetahi ko te ra marara i muri i te mararatanga e etahi atu mea i runga i te mata. I raro i nga ahuatanga noa, ko te marama mai i te tika e pa ana ki te 80% o te marama ka riro mai i te putau solar. No reira, ko ta maatau korero e whai ake nei ka aro atu ano ki te toro tika ki te ra.

Ko te kaha me te hihinga o te ra ka taea te whakaatu ma te ira awhiowhio, ko te mana marama mo ia waeine roangaru mo ia waahanga wae (W/㎡um). Ko te kaha o te ra (W/㎡) ko te tapeke o nga roangaru katoa o te whakamarama hihinga. Ko te turamatanga o te tuāwhiorangi o te ra e pa ana ki te waahi ine me te koki o te ra ki te mata o te whenua. Ko tenei na te mea ka uru te ra ka marara e te hau i mua i te taenga ki te mata o te whenua. Ko nga mea e rua o te tuunga me te koki e tohuhia ana e te papatipu rangi (AM). Mo te whakamarama o te ra, e tohu ana te AMO ki te ahuatanga o waho i te wa e whiti tika ana te ra. Ko te kaha o te rama ko te 1353 W/㎡, he rite tonu ki te puna marama i puta mai i te iraruke pango me te mahana o te 5800K. E tohu ana te AMI ki te ahuatanga o te mata o te whenua, ina whiti totika te ra, ko te kaha o te marama kei te 925 W/m2. Ko te AMI.5 e tohu ana mo te ahuatanga i runga i te mata o te whenua, i te wa e pa ana te ra ki te koki 45 nga nekehanga, ko te kaha o te marama kei te 844 W/m2. Ko te AM 1.5 ka whakamahia hei tohu i te maramatanga toharite o te ra ki runga i te mata o te whenua. tauira ara iahiko pūtau solar:

Ki te kore he rama, ka rite te ahua o te pūtau solar ki te diode pn junction. Ko te hononga o naianei-ngaohiko o te diode pai ka taea te whakaatu hei

I te wahi e tohu ana ahau i te ia, ko te V hei tohu i te ngaohiko, Ko te naianei waiwai, me te VT=KBT/q0, ko te KB e tohu ana i te taumau BoItzmann, ko te q0 te utu hiko, ko T te pāmahana. I te pāmahana rūma, VT=0.026v. Me tohu ko te ahunga o te naianei diode Pn kua tautuhia kia rere mai i te momo-P ki te momo-n i roto i te taputapu, a ko nga uara pai me te kino o te ngaohiko kua tautuhia ko te momo P-momo kapeka. haunga te pūmanawa kāpeka momo-n. No reira, ki te whai i tenei whakamaramatanga, i te wa e mahi ana te hiko o te ra, he pai tona uara ngaohiko, he kino tona uara o naianei, a, kei te whawha tuawha te pihinga IV. Me whakamaumahara ki nga kaipanui i konei ko te mea e kiia nei ko te diode pai kei runga i te maha o nga ahuatanga o te tinana, a ko nga diodes tuturu ka whai take kore e pa ana ki te hononga ngaohiko o naianei o te taputapu, penei i te reanga-whakakotahitanga o naianei, i konei ka wikitoria tatou' kaua e korero nui. I te wa e pa ana te hiko o te ra ki te marama, ka puta he whakaahua i roto i te diode pn. No te mea ko te ahunga hiko o te hiko o te hononga pn mai i te momo-n ki te momo-p, ko nga takirua hiko-hiko i hangaia e te whakaurunga o nga whakaahua ka rere ki te pito momo n, ka rere nga rua ki te p. -momo mutunga. Ko te rerenga whakaahua i hangaia e te tokorua ka rere mai i te momo-n ki te momo-p. Ko te tikanga, ko te ahunga whakamua o te diode ka whakatauhia he rere mai i te momo-p ki te momo-n. Ma tenei ara, ka whakatauritea ki te diode pai, ko te ia o te whakaahua i hangaia e te putau solar i te wa e whakamarama ana he ia kino. Ko te hononga ngaohiko o naianei o te pūtau solar ko te diode pai me te IL photocurrent kino, ko tona nui:

Arā, ki te kore he rama, IL=0, he diode noa te pūtau solar. I te wa poto te iahiko hiko, ara, V=0, ko te iahiko poto ko Isc=-IL. Arā, i te wa e poto te hikoi o te pūtau solar, ko te iahiko-poto ko te rerenga whakaahua i hangaia e te rama maiki. Mēnā he ara iahiko tuwhera te pūtau solar, ara, ki te I=0, ko te ngaohiko ara iahiko tuwhera he:

Whakaahua 2. Iahiko rite o te pūtau solar: (a) kore, (b) me te rangatū me te parenga shunt. Me whakanui i konei ko te ngaohiko ara iahiko tuwhera me te iahiko iahiko poto e rua nga tawhā nui o nga ahuatanga pūtau solar.

Ko te putanga hiko o te pūtau solar ko te hua o naianei me te ngaohiko:

Ko te tikanga, ko te whakaputanga hiko a te putau solar ehara i te uara pumau. Ka tae ki te uara teitei i tetahi waahi whakahaere ngaohiko o naianei, a ka taea te whakatau i te kaha whakaputa Pmax ma te dp/dv=0. Ka taea e tatou te whakatau ko te ngaohiko whakaputa i te kaha putanga teitei Pmax ko:

ā ko te nāianei putanga:

Ko te mana whakaputa teitei o te pūtau solar ko:

Ko te whai huatanga o te pūtau solar e tohu ana ki te ōwehenga o te pūtau solar e huri ana i te Pin mana o te rama maiki ki te mana hiko whakaputa teitei, ara:

Ka whakamahia e nga inenga pai o te pukoro solar he puna marama rite ki te ra me te titi=1000W/㎡.

I roto i nga whakamatautau, ko te hononga ngaohiko o naianei o nga pūtau solar kaore e tino whai i nga korero o runga ake nei. Ko tenei na te mea ko te taputapu photovoltaic ake e kiia ana ko te aukati raupapa me te aukati shunt. Mo nga mea hikoi, te whakapiringa ranei i waenga i te hikohiko me te konganuku, kare e kore ka nui ake, ka iti ake ranei te parenga, ka puta te parenga raupapa o te taputapu photovoltaic. I tetahi atu taha, ko tetahi ara o naianei i tua atu i te Pn diode pai i waenga i nga hiko pai me te kino o te taputapu photovoltaic ka puta te mea e kiia nei ko te rerenga rerenga, penei i te naianei whakatipuranga-whakakotahitanga i roto i te taputapu. , te naianei whakakotahitanga o te mata, kare i oti te wehe i te taha o te taputapu, me te hononga urunga whakapiri whakarewa.

I te nuinga o te wa, ka whakamahia e matou te aukati shunt ki te tautuhi i te ia leakage o nga pūtau solar, ara, Rsh=V/Ileak. Ko te nui ake o te aukati shunt, he iti ake te ia rerenga. Mena ka whakaarohia e tatou te parenga hononga Rs me te parenga shunt Rsh, ka taea te tuhi i te hononga ngaohiko o naianei o te pukoro solar hei:

Ka taea hoki e tatou te whakamahi kotahi noa te tawhā, ko te mea e kiia nei ko te whakakī, hei whakarāpopoto i ngā pānga e rua o te ātete raupapa me te ātete shunt. kua tautuhia ko:

Ka kitea he morahi te tauwehe whakakī mena karekau he parenga raupapa, he mutunga kore te aukati shunt (kaore he naianei turuturu). Ko te pikinga o te aukati rangatū, te heke ranei o te aukati shunt ka whakaitihia te take whakakī. I tenei ara,. Ka taea te whakaatu i te kaha o nga pūtau solar e toru nga tawhā nui: ngaohiko ara iahiko tuwhera Voc, Isc iahiko poto, me te tauwehe whakakii FF.

Maamaa, ki te whakapai ake i te pai o te pūtau solar, me whakanui i te wa kotahi tona ngaohiko ara iahiko tuwhera, iahiko iahiko poto (ara, photocurrent), me te tauwehe whakakī (ara, whakaiti i te aukati raupapa me te naianei leakage).

Ngaohiko ara iahiko tuwhera me te iahiko iahiko poto: Ki te whakatau i te tauira o mua, ka whakatauhia te ngaohiko ara iahiko tuwhera o te pūtau solar e te awa whakaahua me te pūtau kukū. Mai i te tirohanga o te ahupūngao semiconductor, he rite te ngaohiko ara iahiko tuwhera ki te rereketanga kaha o Fermi i waenga i nga irahiko me nga kohao i te rohe utu mokowhiti. Mo te naianei waiwai o te diode Pn pai, ka taea e koe te whakamahi:

ki te whakapuaki. ko te q0 te tohu mo te utu wae, ko te ni hei tohu i te kukū o te kawe kawe o te hikohiko, ko te ND me te NA e tohu ana i te kukū o te kaituku me te kaiwhiwhi, ko Dn me te Dp he tohu i te whakarea diffusion o nga irahiko me nga kohao, ko te korero i runga ake ko te n - Ko te keehi kei te whanui te rohe momo me te rohe momo-p. Ko te tikanga, mo nga pūtau solar e whakamahi ana i nga taputapu momo-p, he papaku rawa te waahi momo-n, me whakarereke te korero o runga ake nei.

I korerohia e matou i mua ake nei, ka whakamaramahia he putau solar, ka puta he awa whakaahua, a, ko te photocurrent ko te iahiko kati i roto i te hononga o naianei-ngaohiko o te pūtau solar. I konei ka whakaahua poto matou i te takenga mai o te photocurrent. Ko te reiti whakangao o nga kaikawe i roto i te roopu roopu mo ia wa kotahi (wae m -3 s -1 ) ka whakatauhia e te whakarea whakauru marama, ara.

I roto i era, ko te α e tohu ana i te whakarea whakauru marama, ko te kaha o nga whakaahua maiki (te ahua o te rewharewha o te whakaahua), a ko te R e tohu ana ki te whakarea whakaata, na reira ka tohu i te kaha o nga whakaahua maiki kaore i te whakaatahia. Ko nga tikanga matua e toru e whakaputa ana i te photocurrent ko: te ia o te rerenga o nga irahiko kawe iti i roto i te rohe momo-p, ko te ia o nga kohao kawe iti i te rohe momo-n, me te rere o nga irahiko me nga kohao i te rohe utu mokowhiti. nāianei. Na reira, ka taea te whakaatu i te wa whakaahua penei:

I roto ia ratou, ko te Ln me te Lp e tohu ana i te roa o te whakamaarama o nga irahiko i roto i te rohe momo-p me nga kohao i te rohe momo-n, a ko te whanui o te rohe utu mokowhiti. Hei whakarāpopoto i enei hua, ka whiwhi tatou i tetahi korero ngawari mo te ngaohiko ara iahiko tuwhera:

i reira ko te Vrcc e tohu ana i te reeti whakakotahitanga o nga takirua hiko-poka mo ia roopu roopu. Ko te tikanga, he hua taiao tenei, no te mea he rite te ngaohiko hiko tuwhera ki te rereketanga o te kaha o te Fermi i waenga i nga irahiko me nga kohao i te rohe utu mokowhiti, a ko te rereketanga o te kaha o te Fermi i waenga i nga irahiko me nga kohao ka whakatauhia e te tere o te whakatipuranga kawe me te recombination. .