optične lastnosti materialov-sončnih celic
Optične lastnosti sončnih celic pogosto določajo končno učinkovitost sončnih celic in so osnova za načrtovanje procesov.
(1) Zakon o absorpciji
Če je žarek spektralne obsevanosti I0 ortogonalno prizadet na površino polprevodnika, potem ko odseva odsev, je spektralna obsevanost, ki vstopa v polprevodnik, I0 (1-R), razdalja od prednje površine pa je x pri polprevodniku. Spektralno obsevanje Ix je določeno z zakonom absorpcije: ko je debelina lamele d, lahko dobimo popolnejši približek prepustnosti.
Povezava med absorpcijskim koeficientom in valovno dolžino monokristalnega silicija, galijevega arzenida in nekaterih pomembnih materialov sončnih celic
(2) Lastna absorpcija
Pri atomskih slikah lahko intrinzično absorpcijo silicija razumemo kot dejstvo, da se silicijev atom vzbuja s fotonom, kar povzroči, da valentni elektron postane prost elektron, medtem ko v kovalentni vezi ostane luknja. Poskusi so pokazali, da lahko samo tisti fotoni, katerih hu je večji od prepovedane pasovne širine, povzročijo notranjo absorpcijo.
Očitno mora incidentni foton zadovoljiti ali frekvenco svetlobe, v kateri lahko Vo - proizvede notranjo absorpcijo (meja frekvenčne absorpcije); λo-- samo valovna dolžina intrinzične absorpcije svetlobe (meja absorpcije valovne dolžine).
Verjetno je, da je silicij transparenten za infrardečo svetlobo z valovno dolžino večjo od 1,15 μm.
Ekvivalentno vezje sončne celice, izhodna moč in faktor polnjenja
(1) enakovredno vezje
Za opis stanja delovanja akumulatorja se akumulator in sistem obremenitve pogosto simulirata z enakovrednim tokokrogom.
1. Vir stalnega toka: Pod konstantno osvetlitvijo sončna celica v delovnem stanju ne spreminja svojega fotonapetost z delovnim stanjem. V enakovrednem tokokrogu se lahko šteje za vir s konstantnim tokom.
2. Temni tok Ibk: Del fotouvoda teče skozi obremenitev RL in napetost terminala U je nameščena čez obremenitev. Po vrsti pa je naprej nagnjen k PN spoju, kar povzroči temen tok Ibk nasproti smeri fotonapetost.
3. Na ta način se odvzame ekvivalentno vezje idealne PN homojne sončne celice.
4. Odpornost proti seriji RS: Zaradi stika med sprednjo in zadnjo elektrodo in materiala ima določeno upornost, je neizogibno vstaviti dodatne upore v osnovni in zgornji plasti. Ko skozi njih teče tok, ki teče skozi obremenitev, bo neizogibno prišlo do izgube. V ekvivalentnem vezju lahko njihov skupni učinek predstavlja serijski upor RS.
5. Vzporedna upornost RSH: Zaradi puščanja roba akumulatorja in puščanja kovinskega mostu pri mikro razpokah, praskah, itd. Pri izdelavi metalizirane elektrode, je del toka, ki ga je treba prenesti skozi obremenitev, kratkotrajen. vezana. Upor RSH je enakovreden.
Kadar je tok, ki teče v obremenitev RL I, in priključna napetost obremenitve RL U, se dobi:
P v formuli je izhodna moč, dobljena na obremenitvi RL, ko je sončna celica obsevana.
(2) Izhodna moč
Če je tok, ki teče v obremenitev RL I, in priključna napetost obremenitve RL U, lahko ugotovimo, da je P v formuli izhodna moč, dobljena na obremenitvi RL, ko je sončna celica obsevana.
Ko se RL obremenitve spremeni iz 0 v neskončno, se izhodna napetost U spremeni od 0 do U0C, izhodni tok pa se spremeni iz ISC na 0, s čimer nariše krivuljo obremenitve sončne celice. Vsaka točka na krivulji se imenuje delovna točka. Delovna točka in izvorna linija se imenujejo tovorne črte. Vzajemni naklon naklonske črte je enak RL. Vodoravne in navpične koordinate, ki ustrezajo delovni točki, so delovna napetost in delovni tok.
Pri prilagajanju obremenitvenega upora RL na določeno vrednost Rm se na krivulji dobi točka M, zmnožek ustreznega delovnega toka Im in delovne napetosti Um pa je največji, to je: Pm = ImUm
Na splošno je točka M optimalna delovna točka (ali največja moč) sončne celice, Im je optimalni delovni tok, Um je optimalna delovna napetost, Rm je optimalna obremenitev, Pm pa je maksimalna izhodna moč.
(3) Fill faktor
1. Razmerje med največjo izhodno močjo (Uoc × Isc) se imenuje faktor polnjenja (FF), ki je eden od pomembnih kazalnikov za merjenje izhodnih značilnosti sončnih celic.
2. Faktor polnjenja označuje prednosti in slabosti sončnih celic. Pri določenem spektralnem obsevanju je večji FF, bolj "kvadrat" je krivulja in večja je izhodna moč.