sifat-sifat-bahan-sel surya
Sifat-sifat optik sel surya sering menentukan efisiensi tertinggi sel surya dan merupakan dasar untuk desain proses.
(1) Hukum penyerapan
Ketika berkas iradiasi spektral I0 adalah kejadian ortogonal pada permukaan semikonduktor, setelah dikurangi pantulan, iradiasi spektral yang memasuki semikonduktor adalah I0 (1-R), dan jarak dari permukaan depan x pada semikonduktor. Ix radiasi spektral ditentukan oleh hukum penyerapan: ketika ketebalan lamella adalah d, kita bisa mendapatkan perkiraan yang lebih lengkap dari transmitansi.
Hubungan antara koefisien penyerapan dan panjang gelombang silikon kristal tunggal, galium arsenide dan beberapa bahan sel surya yang penting
(2) Penyerapan intrinsik
Dalam gambar atom, penyerapan silikon intrinsik dapat dipahami sebagai fakta bahwa atom silikon tereksitasi oleh foton, menyebabkan elektron valensi menjadi elektron bebas sambil meninggalkan lubang pada ikatan ikatan kovalen. Eksperimen-eksperimen telah menemukan bahwa hanya foton-foton yang hu-nya lebih besar dari lebar pita terlarang. Mis. Dapat menghasilkan penyerapan intrinsik.
Jelas, foton kejadian harus memenuhi atau frekuensi cahaya di mana Vo-- dapat menghasilkan penyerapan intrinsik (batas penyerapan frekuensi); λo - hanya panjang gelombang dari penyerapan intrinsik cahaya (batas penyerapan panjang gelombang).
Dipercaya bahwa silikon transparan terhadap cahaya inframerah yang memiliki panjang gelombang lebih besar dari 1,15 μm.
Rangkaian ekivalen sel surya, daya output dan faktor pengisian
(1) sirkuit setara
Untuk menggambarkan kondisi pengoperasian baterai, sistem baterai dan beban sering disimulasikan dengan rangkaian yang setara.
1. Sumber arus konstan: Di bawah penerangan konstan, sel surya dalam kondisi kerja tidak mengubah arus fotonya dengan kondisi kerja. Itu dapat dianggap sebagai sumber arus konstan dalam rangkaian ekivalen.
2. Ibk arus gelap: Bagian dari arus photocurrent mengalir melalui beban RL, dan tegangan terminal U dipasang melintasi beban. Pada gilirannya, itu bias maju ke persimpangan PN, menyebabkan Ibk arus gelap berlawanan dengan arah arus foto.
3. Dengan cara ini, sirkuit ekivalen dari sel surya homojungsi PN ideal ditarik.
4. Series Resistance RS: Karena kontak antara elektroda depan dan belakang, dan material itu sendiri memiliki resistivitas tertentu, tidak dapat dihindari untuk memperkenalkan resistor tambahan di lapisan dasar dan atas. Ketika arus yang mengalir melalui beban melewati mereka, itu pasti akan menyebabkan kerugian. Dalam rangkaian ekivalen, efek totalnya dapat diwakili oleh resistor seri RS.
5. Resistansi paralel RSH: Karena kebocoran tepi baterai dan kebocoran jembatan logam yang terbentuk pada retakan mikro, goresan, dll. Ketika membuat elektroda metalized, bagian dari arus yang harus dilewati melalui beban adalah singkat. hubung. RSH resistor setara.
Ketika arus yang mengalir ke beban RL adalah I dan tegangan terminal beban RL adalah U, diperoleh:
P dalam rumus adalah daya keluaran yang diperoleh pada beban RL ketika sel surya diiradiasi.
(2) Daya keluaran
Ketika arus yang mengalir ke beban RL adalah I dan tegangan terminal beban RL adalah U, maka dapat diperoleh bahwa P dalam rumus adalah daya keluaran yang diperoleh pada beban RL ketika sel surya diiradiasi.
Ketika beban RL berubah dari 0 hingga tak terhingga, tegangan keluaran U berubah dari 0 ke U0C, dan arus keluaran berubah dari ISC ke 0, dengan demikian menggambar kurva karakteristik beban sel surya. Setiap titik pada kurva disebut titik kerja. Titik kerja dan garis asal disebut garis beban. Kebalikan dari kemiringan garis beban sama dengan RL. Koordinat horisontal dan vertikal yang sesuai dengan titik kerja adalah tegangan kerja dan arus kerja.
Saat menyesuaikan tahanan beban RL ke nilai tertentu Rm, titik M diperoleh pada kurva, dan produk dari Im yang bekerja sesuai arus dan tegangan kerja Um adalah yang terbesar, yaitu: Pm = ImUm
Secara umum, titik M adalah titik operasi optimal (atau titik daya maksimum) dari sel surya, Im adalah arus kerja optimal, Um adalah tegangan kerja optimal, Rm adalah tahanan beban optimal, dan Pm adalah daya output maksimum.
(3) Isi faktor
1. Rasio daya keluaran maksimum ke (Uoc × Isc) disebut faktor pengisi (FF), yang merupakan salah satu indikator penting untuk mengukur karakteristik keluaran sel surya.
2. Faktor pengisian menandai kelebihan dan kekurangan sel surya. Di bawah radiasi spektral tertentu, semakin besar FF, semakin banyak "kuadrat" kurva dan semakin tinggi daya output.