электроника. Кафедра конструирования электронных средств
 Скачать 3.45 Mb.
|
1.2 Солнечные элементы и их основные параметрыСолнечные элементы состоят из полупроводниковых материалов, которые могут генерировать электричество от солнечного света непосредственно используя фотоэлектрический эффект. Когда солнечный элемент подвергается воздействию света, часть фотонов с большей энергией, чем ширина запрещенной зоны поглощается полупроводником. Поглощающиеся фотоны с достаточной энергией возбуждения (Е> ЕG) могут вызвать перенос электронов и дырок; электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне, двигающихся в разных направлениях, как показано на Рисунке 1.3.  Рисунок 1.3 - Возбуждение и разделение зарядов Носители, генерируемые вокруг P-N-перехода, достигают области пространственного заряда без рекомбинации. Из-за наличия эффекта внутреннего электрического поля, дырки диффундируют в область P-типа, а электроны текут в области N-типа. В результате, образуется избыток дырок в области Р-типа и электронов в области N-типа. Электронно-дырочный переход (р-п-переход) — это электрический переход между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электропроводность п-типа, а другая р-типа. Избыточные электроны и дырки образуют электростатическое поле вблизи P-N-перехода, который имеет противоположное направление к потенциальной энергии барьера. Как следствие, электродвижущая сила создается между этими двумя областями. Если существует замкнутая цепь, то может генерироваться ток. Процесс показан на Рисунке 1.4.  Рисунок 1.4 - Принцип работы солнечных элементов Параметры производительности солнечного элемента в основном являются выходными характеристиками, в частности ток короткого замыкания, напряжение холостого хода, коэффициент заполнения и мощности эффективность преобразования, как показано на Рисунке 1.5.  Рисунок 1.5 - Выходные характеристики устройства Напряжение холостого хода: Напряжение холостого хода максимальное выходное напряжение солнечного элемента. Оно может быть получено, когда значение выходного тока равно нулю. Напряжение может быть выражено согласно уравнению 1.1:  (1.1)где,  - постоянная Больцмана, Т - температура, q - элементарный заряд, I - это сила тока,  сила тока насыщения.Ток короткого замыкания: При расположении солнечного элемента под стандартным источником света, когда произойдет переход в состояние короткого замыкания (значение напряжения равно 0), будет достигнут максимальный выходной ток, называемый ток короткого замыкания. Он определяется как:  (1.2)Коэффициент заполнения: Это отношение максимальной выходной мощности к напряжения холостого хода и тока короткого замыкания. Коэффициент заполнения связан с максимальной выходной мощностью. Повышение коэффициента заполнения приводит к большей выходной мощности. Значение фактора заполнения зависит от последовательного сопротивления и напряжения. Коэффициент заполнения определяется с помощью уравнения, представленного ниже:  (1.3)где Pm - максимальная выходная мощность, Voc - напряжение разомкнутой цепи. Эффективность преобразования энергии: эффективность преобразования энергии является существенным параметром. Она определяется как отношение максимальной выходной мощности падающего света, согласно уравнению: η =  (1.4)где  - это сила падающего света. Значение эффективности преобразования мощности определяется , FF,  и . |