ВАХ р-n-ПЕРЕХОДУ
I
а
б
I0 Uk U
Темнова (а) та світлова (б) ВАХ СЕ
I Id Ic I0 [exp( AkTqU ) 1]
I0, А - визначаються механiзмом проходження струму через структуру. У випадку
дифузійного механiзму А = 2, емiсiйного механiзму А = 1, рекомбiнацiйного - 1 < A < 2, тунельного – 1,3 < A < 2
Опанасюк А.С. 62
ТОЧКА МАКСИМАЛЬНОЇ ПОТУЖНОСТІ
Опанасюк А.С. 63
ЕКВІВАЛЕНТНА СХЕМА СЕ
СЕ можна представити як генератор включений паралельно з діодом та послідовним та шунтуючим опорами
Опанасюк А.С. 64
СОНЯЧНИЙ СПЕКТР В КОСМОСІ ТА НА ЗЕМЛІ
Спектр сонячного випромінювання. Показана різниця між випромінюванням за межами атмосфери Землі і на рівні моря
У середніх широтах потік сонячної енергії на поверхні Землі варіюється протягом дня від сходу (заходу) до полудня від 32.88 Вт/м2 до 1233 Вт/м2 в ясний день і від 19.2 мкВт/м2 до 822 Вт/м2 в похмурий день
Опанасюк А.С. 65
ПОГЛИНАННЯ ФОТОНІВ У Si
Eg(Si) = 1,1 еВ в результаті будуть поглинатися фотони з довжиною хвилі <1.1 мкм
Існує оптимальна для перетворення сонячної енергії ширина ЗЗ матеріалу
Опанасюк А.С. 66
ОБМЕЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СЕ
1) Коефіцієнт заповнення ВАХ (fill factor - FF).
Визначається характеристиками діоду і його послідовним опором.
2) Струм короткого замикання (Isc).
Зростає при зменшенні ширини забороненої зони матеріалу. Для заданої ширини забороненої зони, визначається відбиттям, абсорбцією світла, рекомбінацією носіїв заряду.
3) Напруга холостого ходу (Voc).
Зростає при зростанні ширини забороненої зони.
Для заданої ширини забороненої зони матеріалу, визначається рекомбінацією носіїв заряду.
Опанасюк А.С. 67
ОПТИМУМ ШОКЛІ-КВАЙСЕРА
1)Мала ширина забороненої зони дає можливість отримувати високі струми короткого замикання Isc;
2)Велика ширина забороненої зони дає можливість отримувати високу напругу холостого ходу Voc;
3)Для даного сонячного спектру, існує оптимальна ширина забороненої зони матеріалу
W.Shockley, and H. J. Queisser, “Detailed Balance Limit of Efficiency of p n Junction Solar Cells”, J. Appl. Phys., 32, 510, 1961.
Опанасюк А.С. 68
МАКСИМАЛЬНИЙ ККД СЕ
Залежність максимального коефіцієнта корисної дії сонячного елементу
від ширини забороненої зони матеріалу (T = 25 0C): CIS – CuInSe2, CIGS – Cu(In,Ga)Se2, CIGSS – Cu(In,Ga)(S,Se)2
Опанасюк А.С. 69
ВТРАТИ ЕНЕРГІЇ У СЕ
70
ВПЛИВ ПОСЛІДОВНОГО І ШУНТУЮЧОГО ОПОРІВ
Вплив послідовного опору |
Вплив шунтуючого опору |
Формула для струму діоду:
Опанасюк А.С. 71