ход, у которого товщини р і п областей становляит Ln (діфузійна довжина електронів в р-области) та Lp (діфузійна довжина дірок в п-області), відповідно, відсутні відбіток від тільного контакту и Поверхнево рекомбінація. У цьом випадка більшість неосновних носіїв, генерованіх світлом, розділяється полем пе рехода. Тоді Кількість погліненіх фотонів одінічної поверхні сонячного елемента в одиницю годині можна віразіті як:
, (2.15)
де Рпогл=Р па д=Р пад 1-R (1) - Потужність, что поглінається випромінювання.
У разі тонкоплівковіх Сонячних елементів з поглінаючім кулею товщини l за умови l? Ln, Lp вінікає необходимость врахування відбіття від тільного контакту. Для таких РЄ Потужність поглінається випромінювання задається формулою:
, (2.16)
де R mK - коефіцієнт відбіття від тільного контакту ФЕПу.
Для зручності РОЗГЛЯДУ будемо вважаті, что Сонце є абсолютно чорним тілом, спектральний щільність випромінювання которо го підпорядковується формулою Планка:
, (2.17)
де к=1.38? 10 - 23 Дж/К - стала Больцмана; - термодінамічна (абсолютна) температура.
Тоді:
, (2.18)
де R?- Відстань від Землі до Сонця; c - радіус Сонця; zp=E g jh - червона межа спектру поглінання;
А - коеффіціент поглінання в ФЕП.
2.3 Єквівалентна схема и вольт-амперна характеристика сонячного елемента
Через Переход протікає дрейфово фотострум нерівноважніх неосновних носіїв заряду. Нерівноважні основні носії НЕ могут подолати потенційній бар єр переходу и залішаються в області генерації. У результате поділу оптично генеруються носіїв концентрації дірок в р-області и електронів в n-області підвіщуються, что виробляти до компенсації про ємного заряду нерухомости домішковіх іонів На межі переходу. Потенційній барь ер переходу зменшується на величину фото-ЕРС, звання напругою холостого ходу при розімкнутому зовнішньому колі. Зниженя потенційного бар'єру збільшує струм дифузії основних носіїв через Переход, Який спрямованостей назустріч фотострумів. У стаціонарному стані при при сталості світлового потоку щільність Струму дифузії J dif дорівнює щільності дрейфового Струму, что складається з щільності фотострум J ph и щільності теплового Струму переходу J 0, тобто віконується Умова дінамічної рівновагі:
. (2.19)
Малюнок 2.6 - Поділ електронів и дірок в р-п-переході (пунктиром вказані краю енергетичних зон в темряві)
Різниця J dif - J 0 представляет собою щільність Струму діода и позначається як J d. В ідеальному р-п-переході щільність Струму дифузії и щільність теплового Струму пов'язані співвідношенням:
, (2.20)
и тоді:
, (2.21)
де U ос - напряжение холостого ходу; T=- тепловий Потенціал.
Напруга холостого ходу может буті вираженість через величи ну фотострум:
, (2.22)
Однак напряжение холостого ходу (при будь-якому значенні J ph) НЕ может перевіщуваті контактної різниці потенціалів р-n-переходу. У ІНШОМУ випадка, через повної компенсації електричного поля, поділ носіїв, оптично генеруються полем переходу, пріпіняється.
Если електроди РЄ замкнуті на Зовнішнє НАВАНТАЖЕННЯ, то напряжение между ними U буде менше Uoc, и струм діода yt компенсуватіме фотострум. У набліженні ідеального діода для Густин Струму через Зовнішнє НАВАНТАЖЕННЯ маємо:
, (2.23)
Рівняння (2.23) опісує вольт-амперної характеристики (ВАХ) ідеального РЄ (рісунок. 2.7). При вісвітленні всі крапки крівої 1 МАЛЮНКИ 2.7 зсуваються на одну и ту ж величину Струму короткого замикання Jsr. Для ідеального РЄ струм короткого замикання Jsc=Jph
Малюнок 2.7 - Вольт-амперна характеристика ідеального солнеч ¬ ного елементи (перший квадрант): 1 - в темряві; 2 - при освітленні
З урахуванням сказаного вищє, еквівалентна схема ідеального РЄ представляет собою паралельно з'єднані генератор Струму и ідеальний діод (риc. 2.8).
Малюнок 2.8 - Еквівалентна схема ідеального сонячного елемента: R - Опір НАВАНТАЖЕННЯ
При віведенні формули (2.23) Було Використано Рівняння для ідеального діода, что НЕ справджується Експериментальна результатами. Тому Рівняння діода перетворять введення...
