පුවත්
සූර්ය කෝෂ ක්රියා කරන ආකාරය
සූර්ය කෝෂ සාමාන්ය බැටරි වල ක්‍රියාකාරිත්වය නිපදවීමට හිරු එළිය අවශෝෂණය කරයි. නමුත් සාම්ප්‍රදායික බැටරි මෙන් නොව, සම්ප්‍රදායික බැටරිවල ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවය සහ උපරිම ප්රතිදාන බලය ස්ථාවර වන අතර, සූර්ය කෝෂවල ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවය, ධාරාව සහ බලය ආලෝක තත්ත්වයන් සහ බර ක්රියාකාරී ස්ථාන වලට සම්බන්ධ වේ. මේ නිසා, විදුලිය නිපදවීම සඳහා සූර්ය කෝෂ භාවිතා කිරීම සඳහා, ඔබ සූර්ය කෝෂවල වත්මන් වෝල්ටීයතා සම්බන්ධතාවය සහ ක්රියාකාරී මූලධර්මය තේරුම් ගත යුතුය.
හිරු එළියේ වර්ණාවලි ආලෝකය:
සූර්ය කෝෂ වල ශක්ති ප්‍රභවය සූර්යාලෝකය, එබැවින් හිරු එළියේ තීව්‍රතාවය සහ වර්ණාවලිය සූර්ය කෝෂයේ ධාරාව සහ වෝල්ටීයතා ප්‍රතිදානය තීරණය කරයි. යම් වස්තුවක් සූර්යයා යට තැබූ විට එයට ක්‍රම දෙකකින් සූර්යාලෝකය ලැබෙන බව අපි දනිමු, එකක් සෘජු හිරු එළිය වන අතර අනෙක මතුපිට ඇති වෙනත් වස්තූන් විසින් විසිරී ගිය පසු විසරණය වන සූර්යාලෝකය වේ. සාමාන්ය තත්ත්වයන් යටතේ, සූර්ය කෝෂයකට ලැබෙන ආලෝකයෙන් 80% ක් පමණ සෘජු ආලෝක ආලෝකය වේ. එබැවින්, අපගේ පහත සාකච්ඡාව සූර්යාලෝකයට සෘජුව නිරාවරණය වීම පිළිබඳව ද අවධානය යොමු කරනු ඇත.
සූර්යාලෝකයේ තීව්‍රතාවය සහ වර්ණාවලිය වර්ණාවලි විකිරණ මගින් ප්රකාශ කළ හැක, එය ඒකක ප්‍රදේශයකට (W/㎡um) ඒකක තරංග ආයාමයකට ආලෝක බලය වේ. සූර්යාලෝකයේ තීව්‍රතාවය (W/㎡) යනු වර්ණාවලි ආලෝකකරණයේ සියලුම තරංග ආයාමවල එකතුවයි. සූර්යාලෝකයේ වර්ණාවලිය ආලෝකය මනින ලද ස්ථානයට සහ පෘථිවි පෘෂ්ඨයට සාපේක්ෂව සූර්යයාගේ කෝණයට සම්බන්ධ වේ. මන්දයත් සූර්යාලෝකය පෘථිවි පෘෂ්ඨයට පැමිණීමට පෙර වායුගෝලය විසින් අවශෝෂණය කර විසිරී යනු ඇත. පිහිටීම සහ කෝණය යන සාධක දෙක සාමාන්‍යයෙන් නිරූපණය වන්නේ ඊනියා වායු ස්කන්ධය (AM) මගිනි. සූර්ය ආලෝකකරණය සඳහා, AMO යනු සූර්යයා සෘජුවම බැබළෙන විට අභ්‍යවකාශයේ තත්වයයි. එහි ආලෝක තීව්‍රතාවය ආසන්න වශයෙන් 1353 W/㎡ වන අතර එය ආසන්න වශයෙන් 5800K ක උෂ්ණත්වයක් සහිත කළු ශරීර විකිරණ මගින් නිපදවන ආලෝක ප්‍රභවයට සමාන වේ. AMI යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ තත්වය, සූර්යයා සෘජුවම බැබළෙන විට, ආලෝකයේ තීව්‍රතාවය 925 W/m2 පමණ වේ. AMI.5 යනු පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ තත්වයයි, සූර්යයා අංශක 45 ක කෝණයකින් සිදු වන විට, ආලෝකයේ තීව්‍රතාවය 844 W/m2 පමණ වේ. AM 1.5 සාමාන්‍යයෙන් භාවිතා වන්නේ පෘථිවි පෘෂ්ඨය මත සූර්යාලෝකයේ සාමාන්ය ආලෝකය නිරූපණය කිරීමටයි. සූර්ය කෝෂ පරිපථ ආකෘතිය:
ආලෝකය නොමැති විට, සූර්ය කෝෂයක් හැසිරෙන්නේ pn හන්දි ඩයෝඩයක් ලෙසය. පරමාදර්ශී ඩයෝඩයක වත්මන්-වෝල්ටීයතා සම්බන්ධතාව ලෙස ප්රකාශ කළ හැක
මම ධාරාව නියෝජනය කරන තැන, V වෝල්ටීයතාවය, Is යනු සන්තෘප්ත ධාරාව, සහ KB යනු BoItzmann නියතය නියෝජනය කරන VT=KBT/q0, q0 ඒකක විද්‍යුත් ආරෝපණය වන අතර T යනු උෂ්ණත්වයයි. කාමර උෂ්ණත්වයේ දී, VT=0.026v. Pn ඩයෝඩ ධාරාවෙහි දිශාව උපාංගයේ P-type සිට n-type දක්වා ගලා යාමට නිර්වචනය කර ඇති අතර වෝල්ටීයතාවයේ ධන සහ ඍණ අගයන් P-type පර්යන්ත විභවය ලෙස අර්ථ දක්වා ඇත. n-වර්ගයේ පර්යන්ත විභවය අඩු කරන්න. එබැවින්, මෙම නිර්වචනය අනුගමනය කරන්නේ නම්, සූර්ය කෝෂය ක්රියා කරන විට, එහි වෝල්ටීයතා අගය ධනාත්මක වන අතර, එහි වත්මන් අගය සෘණ වන අතර, IV වක්රය හතරවන චතුරස්රයේ වේ. ඊනියා අයිඩියල් ඩයෝඩය බොහෝ භෞතික තත්ත්වයන් මත පදනම් වන බව පාඨකයන්ට මෙහිදී මතක් කර දිය යුතු අතර, සත්‍ය ඩයෝඩවල ස්වභාවිකවම උත්පාදන-ප්රතිසංයෝජන ධාරාව වැනි උපාංගයේ වත්මන්-වෝල්ටීයතා සම්බන්ධතාවයට බලපාන නොපැහැදිලි සාධක කිහිපයක් පවතිනු ඇත. ඒක ගොඩක් සාකච්ඡා කරන්න එපා. සූර්ය කෝෂය ආලෝකයට නිරාවරණය වන විට, pn ඩයෝඩයේ ඡායාරූප ධාරාවක් ඇත. pn හන්දියේ ඇති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර දිශාව n-type සිට p-type දක්වා වන බැවින්, ෆෝටෝන අවශෝෂණයෙන් ජනනය වන ඉලෙක්ට්‍රෝන-කුහර යුගල n-වර්ගයේ අවසානය දෙසට දිවෙන අතර සිදුරු p දෙසට දිව යයි. - වර්ගයේ අවසානය. මේ දෙකෙන් සෑදෙන ප්‍රභා ධාරාව n-type සිට p-type දක්වා ගලා යයි. සාමාන්‍යයෙන්, ඩයෝඩයක ඉදිරි ධාරා දිශාව p-type සිට n-type දක්වා ගලා යාම ලෙස අර්ථ දැක්වේ. මේ ආකාරයට, පරමාදර්ශී ඩයෝඩයක් හා සසඳන විට, සූර්ය කෝෂයක් ආලෝකමත් කළ විට ජනනය වන ප්‍රභා ධාරාව සෘණ ධාරාවකි. සූර්ය කෝෂයේ ධාරා-වෝල්ටීයතා සම්බන්ධතාවය කදිම ඩයෝඩය සහ සෘණ ප්‍රභාකරන් IL වේ, එහි විශාලත්වය:
වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, ආලෝකය නොමැති විට, IL=0, සූර්ය කෝෂය සාමාන්ය ඩයෝඩයක් පමණි. සූර්ය කෝෂය කෙටි පරිපථයක් වන විට, එනම් V=0, කෙටි පරිපථ ධාරාව Isc=-IL වේ. එනම්, සූර්ය කෝෂය කෙටි පරිපථයක් වන විට, කෙටි පරිපථ ධාරාව යනු ආලෝකය මගින් ජනනය වන ඡායාරූප ධාරාවයි. සූර්ය කෝෂය විවෘත පරිපථයක් නම්, එනම් I=0 නම්, එහි විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාවය:
රූපය 2. සූර්ය කෝෂයේ සමාන පරිපථය: (a) තොරව, (b) ශ්‍රේණි සහ ෂන්ට් ප්‍රතිරෝධක සහිත. විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාවය සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව සූර්ය කෝෂ ලක්ෂණවල වැදගත් පරාමිතීන් දෙකක් බව මෙහිදී අවධාරණය කළ යුතුය.
සූර්ය කෝෂයක බල ප්‍රතිදානය ධාරාවේ සහ වෝල්ටීයතාවයේ ප්‍රතිඵලයකි:
පැහැදිලිවම, සූර්ය කෝෂය මගින් නිපදවන බලශක්තිය ස්ථාවර අගයක් නොවේ. එය නිශ්චිත ධාරා-වෝල්ටීයතා මෙහෙයුම් ලක්ෂ්‍යයක උපරිම අගයට ළඟා වන අතර උපරිම නිමැවුම් බලය Pmax dp/dv=0 මගින් තීරණය කළ හැක. උපරිම නිමැවුම් බලය Pmax හි නිමැවුම් වෝල්ටීයතාවය පහත පරිදි බව අපට නිගමනය කළ හැකිය:
සහ ප්රතිදාන ධාරාව වන්නේ:
සූර්ය කෝෂයේ උපරිම නිමැවුම් බලය වන්නේ:
සූර්ය කෝෂයක කාර්යක්ෂමතාවය යනු සූර්ය කෝෂයේ අනුපාතිකය වන අතර එය සිද්ධි ආලෝකයේ බල පින් එක උපරිම නිමැවුම් විද්‍යුත් බලය බවට පරිවර්තනය කරයි, එනම්:
සාමාන්ය සූර්ය කෝෂ කාර්යක්‍ෂමතා මිනුම් සඳහා pin=1000W/㎡ සහිත සූර්යාලෝකයට සමාන ආලෝක ප්‍රභවයක් භාවිතා කරයි.
පර්යේෂණාත්මකව, සූර්ය කෝෂවල වත්මන් වෝල්ටීයතා සම්බන්ධතාවය ඉහත න්යායික විස්තරය සම්පූර්ණයෙන්ම අනුගමනය නොකරයි. මෙයට හේතුව ප්රකාශ වෝල්ටීයතා උපාංගයේම ඊනියා ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධය සහ ෂන්ට් ප්‍රතිරෝධය තිබීමයි. ඕනෑම අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යයක් සඳහා හෝ අර්ධ සන්නායකයක් සහ ලෝහයක් අතර සම්බන්ධතාව සඳහා අනිවාර්යයෙන්ම වැඩි හෝ අඩු ප්‍රතිරෝධයක් ඇති වන අතර එමඟින් ප්රකාශ වෝල්ටීයතා උපාංගයේ ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධය සාදනු ඇත. අනෙක් අතට, ප්රකාශ වෝල්ටීයතා උපාංගයේ ධනාත්මක සහ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතර ඇති කදිම Pn ඩයෝඩය හැර වෙනත් ඕනෑම ධාරා මාර්ගයක් උපාංගයේ උත්පාදන-ප්රතිසංයෝජන ධාරාව වැනි ඊනියා කාන්දු ධාරාවක් ඇති කරයි. , මතුපිට ප්රතිසංයෝජන ධාරාව, උපාංගයේ අසම්පූර්ණ දාර හුදකලා කිරීම සහ ලෝහ ස්පර්ශක විනිවිද යාමේ සන්ධිස්ථානය.
සාමාන්‍යයෙන්, අපි සූර්ය කෝෂවල කාන්දු වන ධාරාව නිර්වචනය කිරීමට shunt ප්‍රතිරෝධය භාවිතා කරමු, එනම් Rsh=V/Ileak. ෂන්ට් ප්‍රතිරෝධය විශාල වන තරමට කාන්දු වන ධාරාව කුඩා වේ. අපි සන්ධි ප්‍රතිරෝධය Rs සහ shunt ප්‍රතිරෝධය Rsh ලෙස සලකන්නේ නම්, සූර්ය කෝෂයේ වත්මන් වෝල්ටීයතා සම්බන්ධතාවය මෙසේ ලිවිය හැකිය:
ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධයේ සහ shunt ප්‍රතිරෝධයේ බලපෑම් දෙකම සාරාංශ කිරීමට අපට ඊනියා පිරවුම් සාධකය භාවිතා කළ හැක්කේ එක් පරාමිතියක් පමණි. ලෙස අර්ථ දක්වා ඇත:
ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධකයක් නොමැති නම් සහ shunt ප්‍රතිරෝධය අසීමිත නම් පිරවුම් සාධකය උපරිම වන බව පැහැදිලිය (කාන්දු ධාරාවක් නොමැත). ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධයේ ඕනෑම වැඩි වීමක් හෝ ෂන්ට් ප්‍රතිරෝධයේ අඩුවීමක් පිරවුම් සාධකය අඩු කරයි. මේ ක්රමයෙන්,. සූර්ය කෝෂ වල කාර්යක්ෂමතාවය වැදගත් පරාමිති තුනකින් ප්රකාශ කළ හැක: විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා Voc, කෙටි පරිපථ වත්මන් Isc, සහ FF සාධකය පිරවීම.
නිසැකවම, සූර්ය කෝෂයක කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, එහි විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාවය, කෙටි පරිපථ ධාරාව (එනම්, ඡායාරූප ධාරාව) සහ පිරවුම් සාධකය (එනම්, ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධය සහ කාන්දු වන ධාරාව අඩු කිරීම) එකවර වැඩි කිරීම අවශ්‍ය වේ.
විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාවය සහ කෙටි පරිපථ ධාරාව: පෙර සූත්රයෙන් විනිශ්චය කිරීම, සූර්ය කෝෂයේ විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාවය තීරණය වන්නේ ඡායාරූප ධාරාව සහ සංතෘප්ත සෛලය මගිනි. අර්ධ සන්නායක භෞතික විද්‍යාවේ දෘෂ්ටිකෝණයෙන්, විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාවය අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ කලාපයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ කුහර අතර ෆර්මි ශක්ති වෙනසට සමාන වේ. පරිපූර්ණ Pn ඩයෝඩයක සන්තෘප්ත ධාරාව සඳහා, ඔබට භාවිතා කළ හැකිය:
ප්රකාශ කිරීමට. එහිදී q0 ඒකක ආරෝපණය නියෝජනය කරයි, ni අර්ධ සන්නායකයේ සහජ වාහක සාන්ද්‍රණය නියෝජනය කරයි, ND සහ NA එක් එක් පරිත්‍යාගකරුගේ සහ ප්‍රතිග්‍රාහකයේ සාන්ද්‍රණය නියෝජනය කරයි, Dn සහ Dp සෑම එකක්ම ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ කුහරවල විසරණ සංගුණකය නියෝජනය කරයි, ඉහත ප්‍රකාශනය උපකල්පනය කරයි n - වර්ගයේ කලාපය සහ p-වර්ග කලාපය යන දෙකම පුළුල් වන අවස්ථාව. සාමාන්‍යයෙන්, p-වර්ග උපස්ථර භාවිතා කරන සූර්ය කෝෂ සඳහා, n-වර්ගයේ ප්‍රදේශය ඉතා නොගැඹුරු වන අතර, ඉහත ප්‍රකාශනය වෙනස් කිරීම අවශ්‍ය වේ.
සූර්ය කෝෂයක් ආලෝකමත් කළ විට ප්‍රභා ධාරාවක් ජනනය වන බවත්, ප්‍රභා ධාරාව යනු සූර්ය කෝෂයේ ධාරා වෝල්ටීයතා සම්බන්ධතාවයේ සංවෘත පරිපථ ධාරාව බවත් අපි කලින් සඳහන් කළෙමු. මෙහිදී අපි ඡායාරූප ධාරාවේ ආරම්භය කෙටියෙන් විස්තර කරමු. ඒකක කාලයකට ඒකක පරිමාවේ වාහක උත්පාදන අනුපාතය (ඒකක m -3 s -1 ) තීරණය කරනු ලබන්නේ ආලෝක අවශෝෂණ සංගුණකය මගිනි, එනම්
ඒවා අතර, α මගින් ආලෝක අවශෝෂණ සංගුණකය නියෝජනය කරයි, එය සිද්ධි ෆෝටෝනවල (හෝ ෆෝටෝන ප්‍රවාහ ඝනත්වය) තීව්‍රතාවය වන අතර R යනු පරාවර්තන සංගුණකයයි, එබැවින් එය පරාවර්තනය නොවන සිද්ධි ෆෝටෝනවල තීව්‍රතාවය නියෝජනය කරයි. ප්රකාශ ධාරාව ජනනය කරන ප්‍රධාන යාන්ත්‍රණ තුන නම්: p-වර්ග කලාපයේ සුළුතර වාහක ඉලෙක්ට්‍රෝනවල විසරණ ධාරාව, n-වර්ග කලාපයේ සුළුතර වාහක සිදුරුවල විසරණ ධාරාව සහ අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ කලාපයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ සිදුරු ප්ලාවිතය. දැනට. එබැවින්, ප්‍රභා ධාරාව ආසන්න වශයෙන් ප්රකාශ කළ හැක්කේ:
ඒවා අතර, Ln සහ Lp එක් එක් p-type කලාපයේ ඉලෙක්ට්‍රෝනවල විසරණ දිග සහ n-වර්ග කලාපයේ සිදුරු නියෝජනය කරන අතර එය අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ කලාපයේ පළල වේ. මෙම ප්රතිඵල සාරාංශගත කිරීම, අපි විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාව සඳහා සරල ප්රකාශනයක් ලබා ගනිමු:
මෙහි Vrcc මඟින් ඒකක පරිමාවකට ඉලෙක්ට්‍රෝන සිදුරු යුගල නැවත සංයෝජන අනුපාතය නියෝජනය කරයි. ඇත්ත වශයෙන්ම, මෙය ස්වාභාවික ප්‍රතිඵලයකි, මන්දයත් විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතාවය ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ කලාපයේ සිදුරු අතර ෆර්මි ශක්ති වෙනසට සමාන වන අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ සිදුරු අතර ෆර්මි ශක්ති වෙනස තීරණය වන්නේ වාහක උත්පාදන අනුපාතය සහ ප්රතිසංයෝජන අනුපාතය අනුව ය. .