На сайте 100500 рефератов в 150 категориях	Искать реферат
Рефераты на 5 с плюсом С нашим сайтом написать реферат проще простого

Расчет вольтамперной характеристики солнечного элемента при врахуваннi изменения поверхностной рекомбiнацiи с приложенным напряжением

Категория: Физика, Астрономия

версия для печати

Страница: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

Примем за а = IL / IS и по b = I / IS,. Тогда при припущеннi, то n (V) = n (Vхх), IS (V) = IS (Vхх), из выражения (1.14) легко найдем оптимальное b из выражения:

Ln [Ьопт + а + 1 ] = - Ьопт — (Ьопт + а + 1).

При достатьньо больших а на опорi нагрузки выделяется мощность, которая будет превышать 80% произведения IкзVхх.

2.2. Эффективность солнечныхэлементов.

На основе всего выше сказанного, учитывая зависимость высоты потенциального барьера от ширины запрещенной зоны полупроводника (чем большая ширина запрещенной зоны, тем большая высота потенциального барьера при одинаковом токе легирования i а разподiл числа квантiв в солнечного излучения, можно сделать вывод, что наибольший коэффициентполезного действия имеют полупроводника с шириной запрещенной зоны Еg = 1.3 (1.5 eV.

Лучшим материалом считают с Еg = 1.4 ЕV, соответствующего максимуму солнечного спектра по числу фотонов. N = 3.1017 фот/см2с.
< br> (мах = 31%.

Для материалов с Еg больше 2еВ эффективность уменьшается, так-как используется малая часть солнечного спектра,для материалов с малым Еg теряется излишне энергии фотона (hv-Eg). Таким образом, для создания СЭ подходят i широко используются материалы с типiчнимы полупроводниковых значениями щелей.

Значительный рост (достигается, когда одновременно с концентрацией света оптическая система осуществляет его спектральное расщепление. Каждый спектральныйдиапазон поглощается затем отдельным солнечным элементом с оптимальным Еg. Первый такой СЭ сделан в 1978 г. на основе GaAs и Si с (= 28%.

Как показано в работе [13] одним из направлений по росту (- создание многослойных структур. При этом речь идет как в послiдовннму соединении СЭ, так i о ускладненi внутрен структуры СЕ. При последовательномсоединены СЕ в верхнем слое поглощаются более короткохвильовi фотоны, в нижнем-довгохвильовi. При этом суммарная эффективность больше эффективности каждого из слоев, а ЭПС просто складывается (если не учитывать внутрен сопротивления). Осложнением внутрен структуры достигается улучшение условий поглощения света i собрания носителей — желательно, чтобывсе фотозбудженi носители доходили до электрода. На этом пути были получены следующие практические расчеты: абсолютный максимум (= 31% для СЭ на гетероструктурi на основе GaAs, СЭ на р-n-переходе в GaAs дает 25%, СЭ на р-n-переходе в крiсталiчному Si — 23%, для СЭ на полiкрiсталiчному Si — 17%. Кроме того были созданы тонкоплiвковi многослойные СЕс (= 10 (12%.

Вторым направлением является максималiзацiя энергии света, поглощенной в тот или иной полупроводниковые структуре. В данном случае речь идет о квантовую задачу — мiжзононну поглинаннi света. Считается, что фотоны каждой длины волны поглощаются i генерируют электронно-дiркову пару в наиболее подходящей для этого полупроводниковойслое. Предел (, однако, будет сильно зависеть от конкретных особенностей конструкции СЭ.

Так, для Si при АМО (мак = 25%, а при АМ1.5 (мак = 29%. При оценке (мак не учитывалась рекомбiнацiя как в объеме, так i на поверхности и границах распределения. Формально эти потери могут быть учтены тем, что эффективность сбора фотоносiив заряда в выражении (1.10)даже для фотонов с h (> Еg меньше единицы и зависит от их энергии.

Проведенный анализ ВАХ и КПД солнечного элемента справедлив для любой структуры полупроводникового фотопреобразователя: р-n перехода, гетероперехода, МДП-структурп или КМН .

2.3. Общие формулы для расчета ВАХ СЭ р-n перехода.

Виходячi с робот [9, 10]темновi ВАХ солнечных элементов могут быть обчисленi по формуле:

где, — ток насыщения, — последовательный и шунтирующий опоры элемента.

Первое слагаемое описывает ток, идущий через диффузии неосновных носителей в емiтерi и базе элемента. Второе слагаемое возникает при потоке тока, идущего через рекомбiнацiю при стикуваннi соединительного слоя.Третий слагаемое появляется благодаря потока тока через паразитный шунтирующий сопротивление.

Дифузiйний и рекомбiнацiйний токи обычно используются для объяснения темновых ВАХ. Дифузiйний ток характеризуется фактором неiдеальностi, который ровный 1.

Id = Is [ехр (qV / KТ) −1] ~ Тзехр (-Еg (Т) / KТ)

где b — ток насыщения. Рекомбiнацiйнийток имеет вид

IRG = IS [ехр (qV / nkТ) −1] ~ Т3/2ехр (-Еg (Т) / 2kТ)

где n — фактор неiдеальностi.

Для этих механизмов фактор неiдеальностi с 1 до 2.

Ссылаясь на работы [9,10] экспериментальные вольт-ампернi характеристики получены на рис.4. как видно действительно характеризуются двумя уклонами, утверждает справедливость двохекспоненцiйнамодели.

Рис.4. Экспериментальные темновi ВАХ.

3. Експерементальнi результаты

3.1. Постановка задачи.

Експерементальнi вольт-ампернi характеристики реальных кремниевую солнечных элементов на основе pn перехода нельзя описать только дифузiйним механизмом прохождением носителей заряда. Чаще для ВАХ применяют двохдiоднумодель, которая кроме дифузiйних токов учитывает генерацiйно-рекомбiнацiйнi токи, которые контролируют ток при небольших напряжениях. Для некоторых структур параметр ВАХ n, характеризующий степень роста тока с напряжением, не соответствует ни одному из этих механизмов i превышает величину n = 2, соответствующей генерацiйно-рекомбiнацiйному тока. При примененииоднодiоднои или двохдiоднои модели предполагается, что ток насыщения для дифузiйного механизма является величиной постоянной. Между тем видно, что при достаточно тонких n-или p-областях. На его величину будет влиять скорость поверхностной рекомбiнацiи на тыловом и фронтальном контактах.

Теоретические и експерементальнi расчеты исследования скоростиповерхностной рекомбiнацiи в контакте металл — полупроводник показали, что эта величина может изменяться с напряжением, если происходит падение напряжения на контакте.

В работе [14] на основе экспериментальных исследований спектральной чувствительности показано, что действительно, скорость поверхностной рекомбiнацiи на тыловом контакте может изменяться с напряжением.

Страница: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

версия для печати