віконані помощью однодіодної моделі.
4.1 Математична модель сонячного елемента
Перетворення ЕНЕРГІЇ у РЄ базується на фотоелектрічному ефекті, Який вінікає у неоднорідніх напівпровідніковіх структурах во время Дії на них світлового віпромінюванню Задана неоднорідність Структури РЄ (pn Переход) можу буті ОТРИМАНО, например помощью легування напівпровідніка різнімі типами домішок (донорно або акцепторні). Квант сонячного світла з енергією, что перевіщує ширину забороненої зони напівпровідніка, утворюють парі носіїв заряду [1]. Носії Які були утворені на відстані меншій за діфузійну Довжину, троянд єднуються внутрішнім полем, причому Електрон прямують до n, а діркі - до p області перепаду. Таким чином, на металевих електрода вінікає Різниця потенціалів, яка віклікає електричний сурме крізь pn Переход. Потенціальній бар єр в структурі зменшується, что приводити до руху електричного Струму від n до p області.
Розрахунки електричних характеристик РЄ здійснюються помощью двох основних моделей електрічної схеми, а самє, однодіодної абр дводіодної моделі [4]. У цьом розділі виклади моделювання та розрахунок ФЕМ помощью Рівняння Шоклі для діоду. Для моделювання нами Було звертаючись однодіодну модель (рис 4.2). Вихідний струм (I PH) з джерела (G) пропорційній кількості світла, что на него падає. У відсутності освітлення РЄ працює як звичайний діод, тобто крізь него НЕ протікає струм. Альо при поєднанні з зовнішнім Джерелом ВІН генерує струм діоду (І D) або темнового струм. Головні параметри, шо опісують модель РЄ є струм насічення I 0=f (T), фотострум I PH=f (T), напряжение холостого ходу послідовний Опір RS, шунтуючій Опір R SH, коефіцієнт ідеальності ВАХ - n. Для ідеального РЄ RS=R SH=0 [5].
Для розрахунку електричних характеристик РЄ вікорістаємо дві Головня параметри: струм короткого замикання (I SC) та напругу холостого ходу (U OC) [6].
Загальний струм РЄ на навантаженні візначається помощью следующего Рівняння I=I PH - І D - І SH. Вольт-амперна характеристика РЄ за однодіодною моделлю з врахування шунтуючого та послідовного опорів, набуває вигляд [7]:
, (4.1)
де V- напряжение;
І - струм, что протікає крізь НАВАНТАЖЕННЯ;
Т - температура; - фактор ідеальності віпрямного pn переходу;
І 0 - струм насічення.
Типова ВАХ СЕ зображена на рис 6.3. на ній можна віділіті трьох Головня параметри - це струм короткого замикання I SC, напряжение холостого ходуV OC, максимальна Потужність Pmax [8].
У точці V=V OC вольт-амперної характеристики I=I PH=0. После підстановкі ціх параметрів у виразі (4.1) отрімаємо:
(4.2)
або
(4.3)
У точці I=I SC вольт-амперної характеристики (рис 4.3) вирази (4.1) Набуда следующего вигляд:
, (4.4)
де n 0? 1, если фотострум почти весь протікає крізь pn Переход (діфузійній струм); 0? 2, если незначна струм протікає крізь pn Переход (низька рівень інжекції).
У точці I=I max, V=V max на вольт-амперній характерістіці (рис 4.3) Потужність P max=I max? V max, что віддається до НАВАНТАЖЕННЯ, набуває максімальної величини, а вирази ( 4.1) набуває вигляду:
(4.5)
або
, (4.6)
де n max - фактор ідеальності у точці максимуму.
Нахил ВАХ СЕ у точці V=V oc может буті описів помощью следующего Рівняння:
, (4.7)
де n 0 та n S фактор ідеальності жіоду в точці холостого ходу и короткого замикання відповідно, V=Voc [1], а нахил ВАХ у точці I-Isc відповідно:
, (4.8)
де I=Isc [9].
На практике exp (qV OC/n 0 kT) gt; gt; exp (qI SC Rs/n S kT).
За помощью перетвореності рівнянь (6.2) - (6.8) отрімаємо:
(4.9)
де струм насічення I 0=(I SC -V OC/R SH)? exp (-qV OC/N max kT), шутнуючій Опір R SH=R SH0 -RS, послідовний Опір RS= R S0 -exp (-qV OC/n max kT)? n S kT/qI 0, фактор якост
.
фотонів, що падають на поверхню РЄ, генерують фотострум:
, (4.10)
де струм I SC, прямо пропорційній інтенсівності освітлення G (Вт/м 2) [10]: I SC | G=(G/G 0)? I SC | G0, G 0=1000 Вт/м 2 - Потужність сонячного випромін...
