ဆိုလာဆဲလ်တွေ ဘယ်လိုအလုပ်လုပ်လဲ။

ဆိုလာဆဲလ်များ သာမန်ဘက်ထရီတွေရဲ့ လုပ်ဆောင်ချက်တွေကို ထုတ်လုပ်ဖို့အတွက် နေရောင်ခြည်ကို စုပ်ယူပါတယ်။ သမားရိုးကျဘက်ထရီများနှင့်မတူဘဲ ရိုးရိုးဘက်ထရီများ၏ အထွက်ဗို့အားနှင့် အမြင့်ဆုံးအထွက်ပါဝါအား ပုံသေသတ်မှတ်ထားပြီး၊ ဆိုလာဆဲလ်များ၏ အထွက်ဗို့အား၊ လက်ရှိနှင့် ပါဝါတို့သည် အလင်းရောင်အခြေအနေများနှင့် လည်ပတ်မှုအချက်များနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။ ထို့အတွက်ကြောင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားထုတ်လုပ်ရန် ဆိုလာဆဲလ်များကို အသုံးပြုရန်၊ ဆိုလာဆဲလ်များ၏ လက်ရှိဗို့အား ဆက်စပ်မှုနှင့် အလုပ်လုပ်ပုံသဘောတရားကို နားလည်ထားရမည်ဖြစ်သည်။

နေရောင်ခြည်၏ Spectral အလင်းရောင်

ဆိုလာဆဲလ်များ၏ စွမ်းအင်ရင်းမြစ်မှာ နေရောင်ခြည်ဖြစ်သောကြောင့် နေရောင်ခြည်၏ ပြင်းထန်မှုနှင့် ရောင်စဉ်များသည် ဆိုလာဆဲလ်မှ ထွက်ရှိသည့် လက်ရှိနှင့် ဗို့အားကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။ အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို နေအောက်မှာ ထားလိုက်တဲ့အခါ၊ တစ်မျိုးက နေရောင်ခြည် တိုက်ရိုက်ရရှိပြီး နောက်တစ်မျိုးက မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အခြားအရာဝတ္ထုတွေ ပြန့်ကျဲသွားပြီးနောက် နေရောင်ခြည်ကို ပျံ့နှံ့သွားတယ်ဆိုတာ ကျွန်တော်တို့ သိပါတယ်။ သာမာန်အခြေအနေများတွင်၊ တိုက်ရိုက်ဖြစ်ပွားသောအလင်းရောင်သည် ဆိုလာဆဲလ်မှရရှိသောအလင်းရောင်၏ 80% ခန့်ရှိသည်။ ထို့ကြောင့် ကျွန်ုပ်တို့၏ အောက်ပါဆွေးနွေးမှုသည် နေရောင်ခြည်နှင့် တိုက်ရိုက်ထိတွေ့မှုအပေါ် အာရုံစိုက်ပါမည်။

နေရောင်ခြည်၏ ပြင်းထန်မှုနှင့် ရောင်စဉ်ကို အလင်းပါဝါ တစ်ယူနစ် လှိုင်းအလျား (W/㎡um) ဖြစ်သည့် ရောင်စဉ် ရောင်ခြည်ဖြာခြင်းဖြင့် ဖော်ပြနိုင်သည်။ နေရောင်ခြည်၏ပြင်းထန်မှု (W/㎡) သည် ရောင်စဉ်အလင်းတန်းများ၏ လှိုင်းအလျားအားလုံး၏ ပေါင်းစုဖြစ်သည်။ နေရောင်ခြည်၏ ရောင်စဉ်အလင်းတန်းသည် ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်နှင့် ဆက်စပ်နေသည့် နေ၏ထောင့်ကို တိုင်းတာသည့် အနေအထားနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် နေရောင်ခြည်သည် ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်သို့ မရောက်ရှိမီ လေထုမှ စုပ်ယူကာ ပြန့်ကျဲနေသောကြောင့် ဖြစ်သည်။ အနေအထားနှင့် ထောင့်၏ အချက်နှစ်ချက်အား ယေဘုယျအားဖြင့် လေထုထုထည် (AM) ဟုခေါ်သည်။ နေရောင်ခြည် အလင်းရောင်အတွက် AMO သည် နေတိုက်ရိုက် ထွန်းလင်းနေချိန်တွင် ပြင်ပ အာကာသ အခြေအနေ ကို ရည်ညွှန်းသည်။ ၎င်း၏အလင်းပြင်းအားမှာ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 1353 W/㎡ ဖြစ်ပြီး အပူချိန် 5800K ရှိသော blackbody radiation မှ ထုတ်သော အလင်းရင်းမြစ်နှင့် ညီမျှသည်။ AMI သည် နေရောင်တိုက်ရိုက် တောက်ပနေသောအခါတွင် အလင်းပြင်းအား 925 W/m2 ခန့်သည် ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အခြေအနေများကို ရည်ညွှန်းပါသည်။ AMI.5 သည် နေသည် 45 ဒီဂရီ ထောင့်ချိုး ကျရောက်ချိန်တွင် ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အခြေအနေကို ရည်ညွှန်းပြီး အလင်းပြင်းအား 844 W/m2 ခန့်ရှိသည်။ AM 1.5 ကို ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ နေရောင်ခြည်၏ ပျမ်းမျှအလင်းရောင်ကို ကိုယ်စားပြုရန်အတွက် ယေဘူယျအားဖြင့် အသုံးပြုသည်။ ဆိုလာဆဲလ်ဆားကစ် မော်ဒယ်-

အလင်းရောင်မရှိသောအခါ၊ ဆိုလာဆဲလ်သည် pn junction diode ကဲ့သို့ ပြုမူသည်။ စံပြ diode တစ်ခု၏ လက်ရှိ-ဗို့အား ဆက်နွယ်မှုကို ဖော်ပြနိုင်သည်။

လက်ရှိကို ကိုယ်စားပြုသည့်နေရာတွင် V သည် ဗို့အားကို ကိုယ်စားပြုသည်၊ Is သည် saturation current ဖြစ်ပြီး VT = KBT/q0 ဖြစ်ပြီး KB သည် BoItzmann ကိန်းသေကို ကိုယ်စားပြုသည်၊ q0 သည် ယူနစ်လျှပ်စစ်အားဖြစ်ပြီး T သည် အပူချိန်ဖြစ်သည်။ အခန်းအပူချိန်တွင် VT=0.026v။ Pn diode လျှပ်စီးကြောင်း၏ ဦးတည်ရာကို စက်ရှိ P-type မှ n-type သို့ စီးဆင်းရန် သတ်မှတ်ထားပြီး ဗို့အား၏ အပြုသဘောနှင့် အနုတ်တန်ဖိုးများကို P-type terminal အလားအလာအဖြစ် သတ်မှတ်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ n-type terminal အလားအလာကို နုတ်ပါ။ ထို့ကြောင့် ဤအဓိပ္ပါယ်ကို လိုက်နာပါက ဆိုလာဆဲလ် အလုပ်လုပ်နေချိန်တွင် ၎င်း၏ ဗို့အားတန်ဖိုးသည် အပြုသဘောဖြစ်ပြီး ၎င်း၏ လက်ရှိတန်ဖိုးမှာ အနှုတ်ဖြစ်ပြီး IV မျဉ်းကွေးသည် စတုတ္ထမြောက် ကွက်ဒ်တွင် ဖြစ်သည်။ Ideal Diode ဟုခေါ်သော စံပြဒိုင်အိုဒသည် ပကတိအခြေအနေများစွာအပေါ်အခြေခံပြီး အမှန်တကယ် diodes တွင် စက်၏လက်ရှိ-ဗို့အားဆက်နွှယ်မှုကို သက်ရောက်မှုရှိသော မျိုးဆက်-ပြန်လည်ပေါင်းစည်းထားသော လက်ရှိကဲ့သို့သော ဒိုင်အိုဒမ်အချို့တွင် သဘာဝအားဖြင့် ရှိလိမ့်မည်၊ အများကြီး မဆွေးနွေးဘူး။ ဆိုလာဆဲလ်သည် အလင်းရောင်နှင့် ထိတွေ့သောအခါ pn diode တွင် photocurrent ရှိလိမ့်မည်။ pn junction ၏ built-in electric field direction သည် n-type မှ p-type သို့ဖြစ်သောကြောင့်၊ photon ၏စုပ်ယူမှုမှထုတ်ပေးသော electron-hole အတွဲများသည် n-type end ဆီသို့ လည်ပတ်မည်ဖြစ်ပြီး hole များသည် p ဆီသို့ လည်ပတ်နေချိန်တွင်၊ -type အဆုံး။ နှစ်ခုဖြင့်ဖွဲ့စည်းထားသော photocurrent သည် n-type မှ p-type သို့စီးဆင်းမည်ဖြစ်သည်။ ယေဘူယျအားဖြင့်၊ Diode တစ်ခု၏ ရှေ့သို့ လက်ရှိ ဦးတည်ချက်ကို p-type မှ n-type သို့ စီးဆင်းသည်ဟု သတ်မှတ်သည်။ ဤနည်းအားဖြင့်၊ စံပြဒိုင်အိုဒနှင့် နှိုင်းယှဥ်ကြည့်သောအခါတွင် ဆိုလာဆဲလ်မှ ထုတ်ပေးသော photocurrent သည် အနုတ်လျှပ်စီးကြောင်းဖြစ်သည်။ ဆိုလာဆဲလ်၏ လက်ရှိ-ဗို့အား ဆက်စပ်မှုသည် စံပြဒိုင်အိုဒနှင့် အနှုတ်ဓာတ်စီးကြောင်း IL ဖြစ်ပြီး၊ ပြင်းအားမှာ-

တစ်နည်းဆိုရသော် အလင်းမရှိသောအခါတွင်၊ IL=0၊ ဆိုလာဆဲလ်သည် သာမန်ဒိုင်အိုုဒ်တစ်ခုမျှသာဖြစ်သည်။ ဆိုလာကလာပ်စည်းများ ပြတ်တောက်သွားသောအခါ၊ ဆိုလိုသည်မှာ V=0၊ လျှပ်စီးကြောင်းသည် Isc=-IL ဖြစ်သည်။ ဆိုလိုသည်မှာ ဆိုလာဆဲလ်သည် လျှပ်စီးကြောင်းပြတ်သောအခါ၊ တိုတောင်းသောလျှပ်စီးကြောင်းသည် အဖြစ်အပျက်အလင်းရောင်မှ ထုတ်ပေးသော photocurrent ဖြစ်သည်။ ဆိုလာဆဲလ်သည် open circuit ဖြစ်ပါက၊ ဆိုလိုသည်မှာ I=0 ဆိုလျှင် ၎င်း၏ open circuit voltage သည်-

ပုံ 2။ ဆိုလာဆဲလ်၏ ညီမျှသောပတ်လမ်း- (က) မပါဘဲ၊ (ခ) စီးရီးနှင့် shunt resistors များပါရှိသည်။ open circuit voltage နှင့် short circuit current သည် ဆိုလာဆဲလ်လက္ခဏာများ၏ အရေးကြီးသော parameters နှစ်ခုဖြစ်ကြောင်း ဤနေရာတွင် အလေးအနက်ထားရမည်ဖြစ်သည်။

ဆိုလာဆဲလ်တစ်ခု၏ ပါဝါအထွက်သည် လက်ရှိနှင့် ဗို့အား၏ ထုတ်ကုန်ဖြစ်သည်-

ဆိုလာဆဲလ်မှ ပါဝါထုတ်ပေးမှုသည် ပုံသေတန်ဖိုးမဟုတ်ပါ။ ၎င်းသည် အချို့သော လက်ရှိ-ဗို့အား လည်ပတ်မှုအမှတ်တွင် အမြင့်ဆုံးတန်ဖိုးသို့ ရောက်ရှိပြီး အမြင့်ဆုံးထွက်ရှိနိုင်သော ပါဝါ Pmax ကို dp/dv=0 ဖြင့် ဆုံးဖြတ်နိုင်သည်။ အမြင့်ဆုံး output power Pmax တွင် output voltage ကို တွက်ချက်နိုင်သည်-

နှင့် output current သည်-

ဆိုလာဆဲလ်၏ အများဆုံးထွက်ရှိနိုင်သော စွမ်းအားမှာ-

ဆိုလာဆဲလ်တစ်ခု၏ ထိရောက်မှုသည် အလင်း၏ ပါဝါ Pin ကို အထွက်အများဆုံး လျှပ်စစ်စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးသည့် ဆိုလာဆဲလ်၏ အချိုးအစားကို ရည်ညွှန်းသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ-

ယေဘူယျ ဆိုလာဆဲလ်၏ ထိရောက်မှု တိုင်းတာခြင်းများသည် pin=1000W/㎡ ရှိသော နေရောင်ခြည်နှင့် ဆင်တူသော အလင်းရင်းမြစ်ကို အသုံးပြုသည်။

စမ်းသပ်မှုအရ ဆိုလာဆဲလ်များ၏ လက်ရှိ-ဗို့အား ဆက်နွယ်မှုသည် အထက်ဖော်ပြပါ သီအိုရီဖော်ပြချက်ကို လုံးဝလိုက်နာခြင်းမရှိပေ။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် photovoltaic device သည် series resistance နှင့် shunt resistance ဟုခေါ်သော ကြောင့်ဖြစ်သည်။ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုခု၊ သို့မဟုတ် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် သတ္တုတစ်ခုကြား အဆက်အသွယ်အတွက်၊ photovoltaic ကိရိယာ၏ ဆက်တိုက်ခံနိုင်ရည်ကို ဖြစ်ပေါ်စေမည့် ကြီးမားသော သို့မဟုတ် လျော့နည်းသည့် ခံနိုင်ရည်မှာ မလွဲမသွေရှိနေမည်ဖြစ်သည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ photovoltaic ကိရိယာ၏ အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းကြားရှိ စံပြ Pn diode မှလွဲ၍ မည်သည့် လက်ရှိလမ်းကြောင်းသည် စက်ပစ္စည်းအတွင်းရှိ မျိုးဆက်-ပြန်လည်ပေါင်းစည်းထားသော လျှပ်စီးကြောင်းကဲ့သို့ ယိုစိမ့်နေသော လျှပ်စီးကြောင်းကို ဖြစ်စေသည်။ ၊ မျက်နှာပြင် ပြန်လည်ပေါင်းစပ်ထားသော လက်ရှိ၊ စက်၏ မပြည့်စုံသော အစွန်းများကို သီးခြားခွဲထားခြင်း၊ နှင့် သတ္တုအဆက်အသွယ် ထိုးဖောက်မှု လမ်းဆုံ။

အများအားဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ဆိုလာဆဲလ်များ၏ ယိုစိမ့်လျှပ်စီးကြောင်းကို သတ်မှတ်ရန် Rsh=V/Ileak ကိုအသုံးပြုသည်။ shunt resistance ပိုကြီးလေ၊ leakage current သည် သေးငယ်လေဖြစ်သည်။ ပူးတွဲခုခံမှု Rs နှင့် shunt resistance Rsh ကို သုံးသပ်ပါက၊ ဆိုလာဆဲလ်၏ လက်ရှိ-ဗို့အား ဆက်နွယ်မှုကို အောက်ပါအတိုင်း ရေးသားနိုင်သည်။

စီးရီးခံနိုင်ရည်နှင့် shunt ခံနိုင်ရည်တို့၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများ နှစ်ခုလုံးကို အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြရန် ပါရာမီတာတစ်ခုတည်းကိုသာ အသုံးပြုနိုင်သည်။ အဖြစ်သတ်မှတ်သည်-

စီးရီး resistor မရှိလျှင် ဖြည့်စွက်အချက်မှာ အမြင့်ဆုံးဖြစ်ပြီး shunt resistance သည် အဆုံးမရှိ ( leakage current ) မရှိပါ။ ဆက်တိုက်ခုခံမှု တိုးလာခြင်း သို့မဟုတ် shunt ခုခံမှု ကျဆင်းခြင်းသည် ဖြည့်စွက်အချက်ကို လျှော့ချပေးလိမ့်မည်။ ဒီလိုမျိုး,။ ဆိုလာဆဲလ်များ၏ ထိရောက်မှုကို အရေးကြီးသော ဘောင်သုံးခုဖြင့် ဖော်ပြနိုင်သည်- အဖွင့်ပတ်လမ်းဗို့အား Voc၊ ဝါယာရှော့ Isc နှင့် ဖြည့်စွက်အချက် FF တို့ဖြစ်သည်။

ဆိုလာဆဲလ်၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်၊ ၎င်း၏ အဖွင့်ပတ်လမ်းဗို့အား၊ လျှပ်စီးကြောင်း (ဆိုလာဆဲလ်) နှင့် ဖြည့်စွက်အချက် (ဆိုလိုသည်မှာ စီးရီးခံနိုင်ရည်နှင့် ယိုစိမ့်လျှပ်စီးကြောင်းကို လျှော့ချရန်) တစ်ပြိုင်နက် တိုးမြှင့်ရန် လိုအပ်ပါသည်။

အဖွင့်ပတ်လမ်းဗို့အားနှင့် ဝါယာရှော့လျှပ်စီးကြောင်း- ယခင်ဖော်မြူလာအရ ဆိုလာဆဲလ်၏ အဖွင့်ပတ်လမ်းဗို့အားကို photocurrent နှင့် saturated cell တို့က ဆုံးဖြတ်သည်။ ဆီမီးကွန်ဒတ်တာ ရူပဗေဒအမြင်အရ၊ အဖွင့်ပတ်လမ်းဗို့အားသည် အာကာသတာဝန်ခံဧရိယာရှိ အီလက်ထရွန်နှင့် အပေါက်များကြားရှိ Fermi စွမ်းအင်ကွာခြားချက်နှင့် ညီမျှသည်။ စံပြ Pn diode ၏ saturation current အတွက်၊ သင်သည် အောက်ပါတို့ကို အသုံးပြုနိုင်သည်။

ဖော်ပြရန်။ q0 သည် ယူနစ်အား ကိုယ်စားပြုသည့် နေရာတွင်၊ ni သည် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာ၏ ပင်ကိုယ်ကယ်ရီယာ အာရုံစူးစိုက်မှုကို ကိုယ်စားပြုသည်၊ ND နှင့် NA တစ်ခုစီသည် အလှူရှင်နှင့် လက်ခံသူ၏ အာရုံစူးစိုက်မှုကို ကိုယ်စားပြုသည်၊ Dn နှင့် Dp တစ်ခုစီသည် အီလက်ထရွန်နှင့် အပေါက်များ၏ ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းကို ကိုယ်စားပြုသည်၊ အထက်ပါ စကားရပ်သည် n ဖြစ်သည်ဟု ယူဆပါသည်။ - type region နှင့် p-type region နှစ်ခုစလုံး ကျယ်ပြန့်သည့် ကိစ္စ။ ယေဘူယျအားဖြင့်၊ p-type substrates ကိုအသုံးပြုသည့် ဆိုလာဆဲလ်များအတွက်၊ n-type ဧရိယာသည် အလွန်တိမ်ကာ၊ အထက်ဖော်ပြပါအချက်များကို ပြုပြင်ရန်လိုအပ်ပါသည်။

ဆိုလာဆဲလ်တစ်ခု လင်းလာသောအခါတွင် photocurrent ထုတ်ပေးပြီး photocurrent သည် ဆိုလာဆဲလ်၏ current-voltage ဆက်နွယ်မှုရှိ အပိတ်-ဆားကစ်လျှပ်ကြောင်းဖြစ်ကြောင်း အစောပိုင်းတွင် ဖော်ပြခဲ့သည်။ ဤနေရာတွင် photocurrent ၏ဇာစ်မြစ်ကို အတိုချုံးဖော်ပြပါမည်။ အချိန်ယူနစ်အလိုက် ထုထည်တစ်ယူနစ်ရှိ သယ်ဆောင်သူများ၏ မျိုးဆက်နှုန်းကို (ယူနစ် m -3 s -1) သည် အလင်းစုပ်ယူမှုကိန်းဂဏန်းဖြင့် ဆုံးဖြတ်သည်၊

၎င်းတို့တွင် α သည် အလင်းစုပ်ယူမှုဆိုင်ရာကိန်းကို ကိုယ်စားပြုသည်၊ ၎င်းသည် အဖြစ်အပျက် ဖိုတွန်များ၏ ပြင်းထန်မှု (သို့မဟုတ် ဖိုတွန် flux density) ကိုကိုယ်စားပြုပြီး R သည် ရောင်ပြန်ဟပ်သောကိန်းကို ရည်ညွှန်းသည်၊ ထို့ကြောင့် ၎င်းသည် အလင်းပြန်မှုမရှိသော ဖိုတွန်များ၏ ပြင်းထန်မှုကို ကိုယ်စားပြုသည်။ photocurrent ကို ထုတ်ပေးသည့် အဓိက ယန္တရား သုံးခုမှာ p-type ဒေသရှိ လူနည်းစု သယ်ဆောင်သူ အီလက်ထရွန်များ၏ ပျံ့လွင့်မှု ၊ n-type ဒေသရှိ လူနည်းစု carrier holes များ၏ ပျံ့လွင့်မှု နှင့် အာကာသ တာဝန်ခံ ဒေသရှိ အီလက်ထရွန်များနှင့် အပေါက်များ ပျံ့လွင့်ခြင်း တို့ ဖြစ်သည်။ လက်ရှိ ထို့ကြောင့်၊ photocurrent ကို ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် ဖော်ပြနိုင်သည်-

၎င်းတို့အနက် Ln နှင့် Lp တစ်ခုစီသည် p-type ဒေသရှိ အီလက်ထရွန်များ၏ ပျံ့နှံ့မှုအလျားနှင့် n-type ဒေသရှိ holes များကို ကိုယ်စားပြုပြီး space charge area ၏ အကျယ်ဖြစ်သည်။ ဤရလဒ်များကို အကျဉ်းချုပ်အားဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အဖွင့်ပတ်လမ်းဗို့အားအတွက် ရိုးရှင်းသောအသုံးအနှုန်းကို ရရှိသည်-

Vrcc သည် ယူနစ်တစ်ခုအတွက် အီလက်ထရွန်-အပေါက်အတွဲများ၏ ပြန်လည်ပေါင်းစပ်နှုန်းကို ကိုယ်စားပြုသည်။ ဟုတ်ပါတယ်၊၊ ဘာကြောင့်လဲဆိုတော့ အဖွင့်ပတ်လမ်းဗို့အားဟာ အာကာသတာဝန်ခံဧရိယာရှိ အီလက်ထရွန်နဲ့ အပေါက်ကြားရှိ Fermi စွမ်းအင်ကွာခြားချက်နဲ့ ညီမျှတဲ့အတွက်၊ အီလက်ထရွန်နဲ့ holes တို့ရဲ့ Fermi စွမ်းအင်ကွာခြားချက်ကို သယ်ဆောင်သူရဲ့ မျိုးဆက်နှုန်းနဲ့ ပြန်လည်ပေါင်းစပ်နှုန်းက ဆုံးဖြတ်ပါတယ်။ .