Точка максимальної потужності

Еквівалентна схема се

СЕ можна представити як генератор включений паралельно з діодом та послідовним та шунтуючим опорами

Сонячний спектр в космосі та на землі

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

Спектр сонячного випромінювання. Показана різниця між випромінюванням за межами атмосфери Землі і на рівні моря

ПОГЛИНАННЯ ФОТОНІВ У Si

E_g(Si) = 1,1 еВ в результаті будуть поглинатися фотони з довжиною хвилі <1.1 мкм

Існує оптимальна для перетворення сонячної енергії ширина ЗЗ матеріалу

Обмеження ефективності се

1) Коефіцієнт заповнення ВАХ (fill factor - FF).

Визначається характеристиками діоду і його послідовним опором.

2) Струм короткого замикання (I_sc).

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.

ОПТИМУМ ШОКЛІ-КВАЙСЕРА

1. Мала ширина забороненої зони дає можливість отримувати високі струми короткого замикання I_sc;

2. Велика ширина забороненої зони дає можливість отримувати високу напругу холостого ходу V_oc;

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.

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

ВТРАТИ ЕНЕРГІЇ У СЕ

В

Вплив шунтуючого опору

ПЛИВ ПОСЛІДОВНОГО І ШУНТУЮЧОГО ОПОРІВ

Вплив послідовного опору

Формула для струму діоду:

Формула для струму діоду:

СЕ РІЗНИХ ПОКОЛІНЬ

РОЗПОДІЛ СЕ ЗА МАТЕРІАЛОМ

ВИГОТОВЛЕННЯ ФЕП НА ОСНОВІ Si

ПОВЕРХНЕВА РЕКОМБІНАЦІЯ

Поверхня СЕ э ефективним рекомбінаційним центром. Оскільки p-n-переходи в прямозонних матеріалах повинні бути мілкими, поверхнева рекомбінація суттєво погіршує ККД таких СЕ. Більш перспективним є використання фотоелементів на основі гетеропереходів з широкозонним віконним шаром. Вікно відсуває область генерації носіїв від поверхні перетворювача.