ऑप्टिकल गुण-ऑफ-द सौर सेल सामग्री
सौर कोशिकाओं के ऑप्टिकल गुण अक्सर सौर कोशिकाओं की अंतिम दक्षता निर्धारित करते हैं और प्रक्रिया डिजाइन का आधार होते हैं।
(1) अवशोषण कानून
जब वर्णक्रमीय विकिरण I0 की एक किरण अर्धचालक की सतह पर क्रमिक रूप से होती है, तो प्रतिबिंब को घटाने के बाद, अर्धचालक में प्रवेश करने वाला वर्णक्रमीय विकिरण I0 (1-R) होता है, और सामने की सतह से अर्धचालक पर x की दूरी होती है। वर्णक्रमीय विकिरण Ix अवशोषण के नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है: जब लैमेला की मोटाई घ होती है, तो हम संप्रेषण का अधिक पूर्ण सन्निकटन प्राप्त कर सकते हैं।
एकल क्रिस्टल सिलिकॉन, गैलियम आर्सेनाइड और कुछ महत्वपूर्ण सौर सेल सामग्रियों के अवशोषण गुणांक और तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध
(२) आंतरिक अवशोषण
परमाणु छवियों में, सिलिकॉन के आंतरिक अवशोषण को इस तथ्य के रूप में समझा जा सकता है कि एक सिलिकॉन परमाणु एक फोटॉन द्वारा उत्तेजित होता है, जिससे कोवेलेंट बॉन्ड ब्रेक में छेद छोड़ते हुए एक वैलेंस इलेक्ट्रॉन एक मुक्त इलेक्ट्रॉन बन जाता है। प्रयोगों में पाया गया है कि केवल उन फोटोन जिनका एचए निषिद्ध बैंड की चौड़ाई से बड़ा है जैसे कि आंतरिक अवशोषण का उत्पादन कर सकते हैं।
जाहिर है, घटना फोटॉन को संतुष्ट करना चाहिए या प्रकाश की आवृत्ति जिसमें Vo-- आंतरिक अवशोषण (आवृत्ति अवशोषण सीमा) का उत्पादन कर सकता है; λo-- सिर्फ प्रकाश के आंतरिक अवशोषण की तरंग दैर्ध्य (तरंगदैर्ध्य अवशोषण सीमा)।
यह माना जाता है कि सिलिकॉन अवरक्त प्रकाश के लिए पारदर्शी होता है जिसमें 1.15 माइक्रोन से अधिक तरंग दैर्ध्य होता है।
सौर सेल समतुल्य सर्किट, आउटपुट पावर और भरण कारक
(1) बराबर सर्किट
बैटरी की परिचालन स्थिति का वर्णन करने के लिए, बैटरी और लोड सिस्टम को अक्सर एक समतुल्य सर्किट के साथ जोड़ा जाता है।
1. निरंतर वर्तमान स्रोत: निरंतर रोशनी के तहत, काम कर रहे राज्य में एक सौर सेल काम कर रहे राज्य के साथ अपनी फोटोकल नहीं बदलता है। इसे समतुल्य परिपथ में स्थिर विद्युत स्रोत माना जा सकता है।
2. डार्क करेंट इबक: लोड आरएल के माध्यम से फोटोकॉर्टर का हिस्सा बहता है, और टर्मिनल वोल्टेज यू लोड के पार स्थापित होता है। बदले में, यह पीएन जंक्शन के लिए पक्षपाती है, जिससे फोटोक्रेक्ट की दिशा के विपरीत एक अंधेरे वर्तमान आईबेक होता है।
3. इस तरह, एक आदर्श पीएन होमोजंक्शन सौर सेल के समतुल्य सर्किट खींचा जाता है।
4. श्रृंखला प्रतिरोध आरएस: सामने और पीछे के इलेक्ट्रोड के बीच संपर्क के कारण, और सामग्री में स्वयं एक निश्चित प्रतिरोधकता है, आधार और शीर्ष परतों में अतिरिक्त प्रतिरोधों को पेश करना अपरिहार्य है। जब भार के माध्यम से बहने वाली धारा उनके माध्यम से गुजरती है, तो यह अनिवार्य रूप से नुकसान का कारण होगा। एक समतुल्य सर्किट में, उनके कुल प्रभाव को एक श्रृंखला रोकनेवाला आरएस द्वारा दर्शाया जा सकता है।
5. समानांतर प्रतिरोध आरएसएच: धातु के इलेक्ट्रोड को बनाते समय बैटरी की धार के रिसाव और धातु की दरार का रिसाव माइक्रो क्रेक, स्क्रैच इत्यादि के कारण होता है, वर्तमान का एक हिस्सा जिसे भार से गुजरना चाहिए, वह छोटा है- सर्किट। रोकनेवाला RSH समतुल्य है।
जब लोड आरएल में वर्तमान प्रवाह I होता है और लोड RL का टर्मिनल वोल्टेज U होता है, इसे प्राप्त किया जाता है:
सूत्र में P, RL पर तब प्राप्त होता है जब सौर सेल विकिरणित होता है।
(२) आउटपुट पावर
जब लोड आरएल में प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा I और लोड RL का टर्मिनल वोल्टेज होता है, तो यह प्राप्त किया जा सकता है कि सूत्र सूत्र में P, सौर सेल के विकिरणित होने पर लोड RL पर प्राप्त आउटपुट पावर है।
जब लोड आरएल 0 से अनंत तक बदल जाता है, तो आउटपुट वोल्टेज यू 0 से U0C में बदल जाता है, और आउटपुट करंट ISC से 0 में बदल जाता है, जिससे सौर सेल का भार विशेषता वक्र बनता है। वक्र पर किसी भी बिंदु को कार्य बिंदु कहा जाता है। कार्य बिंदु और मूल रेखा को लोड रेखाएं कहा जाता है। लोड लाइन के ढलान का पारस्परिक आरएल के बराबर है। कार्य बिंदु के अनुरूप क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर निर्देशांक काम कर रहे वोल्टेज और काम कर रहे हैं।
जब एक निश्चित मान Rm पर लोड प्रतिरोध RL को समायोजित करते हैं, तो वक्र पर एक बिंदु M प्राप्त होता है, और इसी कार्यशील वर्तमान Im और काम करने वाला वोल्टेज U का उत्पाद सबसे बड़ा होता है, वह है: Pm = ImUm
आम तौर पर, एम बिंदु सौर सेल का इष्टतम ऑपरेटिंग बिंदु (या अधिकतम शक्ति बिंदु) है, इम इष्टतम काम करने वाला वर्तमान है, उम इष्टतम काम करने वाला वोल्टेज है, आरएम इष्टतम लोड प्रतिरोध है, और पीएम अधिकतम आउटपुट पावर है।
(३) कारक भरें
1. (Uoc × Isc) अधिकतम उत्पादन शक्ति के अनुपात को भरण कारक (FF) कहा जाता है, जो सौर कोशिकाओं की उत्पादन विशेषताओं को मापने के लिए महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है।
2. भरने कारक सौर कोशिकाओं के फायदे और नुकसान की विशेषता है। कुछ वर्णक्रमीय विकिरण के तहत, एफएफ जितना बड़ा होता है, उतना ही अधिक "वर्ग" वक्र और उच्चतर आउटपुट पावर होता है।