propriedades ópticas de materiais de células solares
As propriedades ópticas das células solares geralmente determinam a eficiência das células solares e são a base para o projeto de processos.
(1) Lei de absorção
Quando um feixe de irradiância espectral I0 é ortogonalmente incidente na superfície do semicondutor, após subtrair a reflexão, a irradiância espectral que entra no semicondutor é I0 (1-R), e a distância da superfície frontal é x no semicondutor. A irradiância espectral Ix é determinada pela lei da absorção: quando a espessura da lamela é d, podemos obter uma aproximação mais completa da transmitância.
Relação entre o coeficiente de absorção e o comprimento de onda do silício monocristalino, arseneto de gálio e alguns importantes materiais de células solares
(2) absorção intrínseca
Em imagens atômicas, a absorção intrínseca do silício pode ser entendida como o fato de que um átomo de silício é excitado por um fóton, fazendo com que um elétron de valência se torne um elétron livre enquanto deixa um buraco na quebra da ligação covalente. Experimentos descobriram que apenas os fótons com hu maior do que a largura de banda proibida Eg podem produzir absorção intrínseca.
Obviamente, o fóton incidente deve satisfazer ou a freqüência da luz na qual Vo - pode produzir absorção intrínseca (limite de absorção de freqüência); λo-- apenas o comprimento de onda da absorção intrínseca da luz (limite de absorção de comprimento de onda).
Acredita-se que o silício é transparente para a luz infravermelha, tendo um comprimento de onda maior que 1,15 μm.
Circuito equivalente de célula solar, potência de saída e fator de preenchimento
(1) circuito equivalente
Para descrever o estado de funcionamento da bateria, a bateria e o sistema de carga são frequentemente simulados com um circuito equivalente.
1. Fonte de corrente constante: Sob iluminação constante, uma célula solar em estado de funcionamento não altera sua fotocorrente com o estado de trabalho. Pode ser considerado como uma fonte de corrente constante no circuito equivalente.
2. Corrente escura Ibk: Parte da fotocorrente flui através da carga RL, e a tensão terminal U é estabelecida através da carga. Por sua vez, ele é polarizado para frente na junção PN, causando uma corrente escura Ibk oposta à direção da fotocorrente.
3. Desta forma, o circuito equivalente de uma célula solar de homojunção PN ideal é desenhado.
4. Resistência da Série RS: Devido ao contato entre os eletrodos frontal e traseiro, e o material em si tem uma certa resistividade, é inevitável a introdução de resistores adicionais nas camadas de base e superior. Quando a corrente que flui através da carga passa por eles, ela inevitavelmente causará perdas. Em um circuito equivalente, seu efeito total pode ser representado por um resistor em série RS.
5. Resistência paralela RSH: Devido ao vazamento da borda da bateria e ao vazamento da ponte metálica formada no micro-rachadura, arranhadura, etc. ao fazer o eletrodo metalizado, uma parte da corrente que deve ser passada através da carga é curta. Circuitado. O resistor RSH é equivalente.
Quando a corrente que flui para a carga RL é I e a tensão terminal da carga RL é U, obtém-se:
P na fórmula é a potência de saída obtida na carga RL quando a célula solar é irradiada.
(2) potência de saída
Quando a corrente que flui para a carga RL é I e a tensão terminal da carga RL é U, pode-se obter que P na fórmula é a potência de saída obtida na carga RL quando a célula solar é irradiada.
Quando a carga RL muda de 0 para infinito, a tensão de saída U muda de 0 para U0C, e a corrente de saída muda de ISC para 0, desenhando assim uma curva característica de carga da célula solar. Qualquer ponto na curva é chamado de ponto de trabalho. O ponto de trabalho e a linha de origem são chamados de linhas de carga. O recíproco da inclinação da linha de carga é igual a RL. As coordenadas horizontal e vertical correspondentes ao ponto de trabalho são a tensão de trabalho e a corrente de trabalho.
Ao ajustar a resistência de carga RL a um certo valor Rm, um ponto M é obtido na curva, e o produto da corrente de trabalho correspondente Im e a tensão de trabalho Um é a maior, ou seja: Pm = ImUm
Geralmente, o ponto M é o ponto de operação ideal (ou ponto de potência máxima) da célula solar, Im é a corrente de trabalho ideal, Um é a tensão de trabalho ideal, Rm é a resistência de carga ideal e Pm é a potência máxima de saída.
(3) fator de preenchimento
1. A relação entre a potência máxima de saída e (Uoc × Isc) é chamada de fator de preenchimento (FF), que é um dos indicadores importantes para medir as características de saída das células solares.
2. Fator de enchimento caracteriza as vantagens e desvantagens das células solares. Sob certa irradiância espectral, quanto maior o FF, mais "quadrada" a curva e maior a potência de saída.