saules bateriju materiālu optiskās īpašības
Saules bateriju optiskās īpašības bieži nosaka saules bateriju galīgo efektivitāti un ir pamats procesa projektēšanai.
(1) Likums par absorbciju
Ja spektra izstarojuma staru kūlis I0 ir ortogonāli ieplūst pusvadītāja virsmā, pēc atstarošanas atstarojošā spektra izstarojuma pusvadītājam ir I0 (1-R), un attālums no priekšējās virsmas ir x pie pusvadītāja. Spektrālo izstarojumu Ix nosaka absorbcijas likums: ja lameles biezums ir d, mēs varam iegūt pilnīgāku caurlaidības tuvinājumu.
Saikne starp absorbcijas koeficientu un viengabala kristāla silīcija, gallija arsenīda un dažu svarīgu saules bateriju materiālu viļņa garumu
(2) Iekšējā absorbcija
Atomu attēlos silīcija iekšējo absorbciju var saprast kā faktu, ka silīcija atoms tiek ierosināts ar fotonu, izraisot valences elektronu par brīvu elektronu, atstājot caurumu kovalentā saite pārtraukumā. Eksperimentos konstatēts, ka tikai tie fotoni, kuru hu ir lielāks par aizliegto joslas platumu, piemēram, var radīt iekšējo absorbciju.
Acīmredzot, fotonam, kas iestājas, ir jāatbilst vai gaismas intensitātei, kurā Vo - var radīt iekšējo absorbciju (frekvences absorbcijas robeža); λo - tikai gaismas iekšējās absorbcijas viļņa garums (viļņa garuma absorbcijas robeža).
Tiek uzskatīts, ka silīcijs ir caurspīdīgs pret infrasarkano gaismu, kura viļņa garums ir lielāks par 1,15 μm.
Saules bateriju ķēde, izejas jauda un aizpildīšanas koeficients
(1) līdzvērtīga shēma
Lai aprakstītu akumulatora darbības stāvokli, akumulatoru un slodzes sistēmu bieži modelē ar līdzvērtīgu ķēdi.
1. Pastāvīga strāvas avots: Pastāvīgā apgaismojumā saules baterija darba stāvoklī nemaina fotokontroli ar darba stāvokli. To var uzskatīt par pastāvīgu strāvas avotu ekvivalentajā ķēdē.
2. Tumšā strāva Ibk: Daļa fotovadījuma plūst caur slodzi RL, un gala spriegums U tiek noteikts pāri slodzei. Savukārt, tas ir uz priekšu nobīdīts uz PN mezglu, izraisot tumšu strāvu Ibk pretēji fotokursa virzienam.
3. Šādā veidā tiek sagatavota ideālā PN homojunkcijas saules elementa ekvivalentā ķēde.
4. sērijas pretestība RS: sakarā ar kontaktu starp priekšējiem un aizmugurējiem elektrodiem un pašam materiālam piemīt zināma pretestība, ir neizbēgami ieviest papildu rezistorus pamatnē un augšējos slāņos. Kad strāva, kas plūst cauri slodzei, iet caur tiem, tā neizbēgami izraisīs zaudējumus. Līdzvērtīgā ķēdē to kopējo efektu var attēlot ar sērijas rezistoru RS.
5. Paralēla pretestība RSH: sakarā ar akumulatora malu noplūdi un metāla tilta noplūdi, kas veidojas mikroplaisā, skrāpējumā utt., Veicot metālisko elektrodu, daļa strāvas, kas būtu jānokārto caur slodzi, ir īss. slēgts. Rezistors RSH ir līdzvērtīgs.
Kad strāva RL plūsma I ir I un slodzes RL spriegums ir U, tas tiek iegūts:
P formulā ir izejas jauda, kas iegūta slodzes RL laikā, kad saules baterija ir apstarota.
(2) Izejas jauda
Kad strāva RL plūsma I ir I un slodzes RL spriegums ir U, var iegūt, ka P formulā ir izejas jauda, kas iegūta slodzes RL laikā, kad saules baterija ir apstarota.
Kad slodze RL mainās no 0 līdz bezgalībai, izejas spriegums U mainās no 0 uz U0C, un izejas strāva mainās no ISC uz 0, tādējādi zīmējot saules baterijas slodzes raksturlīkni. Jebkuru līknes punktu sauc par darba punktu. Darba punktu un izcelsmes līniju sauc par slodzes līnijām. Kravas līnijas slīpuma apgriezienu skaits ir vienāds ar RL. Horizontālās un vertikālās koordinātas, kas atbilst darba punktam, ir darba spriegums un darba strāva.
Noregulējot slodzes pretestību RL uz noteiktu vērtību Rm, līknei iegūst punktu M, un atbilstošās darba strāvas im un darba sprieguma Um produkts ir lielākais, tas ir, Pm = ImUm
Parasti M punkts ir saules baterijas optimālais darba punkts (vai maksimālais jaudas punkts), Im ir optimālā darba strāva, Um ir optimālais darba spriegums, Rm ir optimālā slodzes pretestība, un Pm ir maksimālā izejas jauda.
(3) Aizpildīšanas faktors
1. Maksimālās izejas jaudas attiecība pret (Uoc × Isc) tiek saukta par aizpildīšanas faktoru (FF), kas ir viens no svarīgākajiem rādītājiem saules bateriju izejas parametru mērīšanai.
2. Pildījuma faktors raksturo saules bateriju priekšrocības un trūkumus. Noteiktā spektrālā izstarojuma gadījumā, jo lielāks ir FF, jo vairāk "kvadrāts" ir līkne un jo lielāka ir izejas jauda.