سلول خورشیدی واحد اساسی سیستم تولید انرژی خورشیدی است که در آن انرژی الکتریکی مستقیماً از انرژی نوری بدون هیچ فرآیند میانی استخراج میشود. عملکرد یک سلول خورشیدی تنها به اثر فتوولتایی آن بستگی دارد بنابراین یک سلول خورشیدی نیز به عنوان سلول فتوولتایی شناخته میشود. یک سلول خورشیدی به طور اساسی یک دستگاه نیمهرسانا است. سلول خورشیدی در حالی که نور بر آن میتابد برق تولید میکند و ولتاژ یا اختلاف پتانسیل بین دو سمت سلول به ۰.۵ ولت ثابت است و تقریباً مستقل از شدت نور ورودی است در حالی که ظرفیت جریان سلول تقریباً با شدت نور ورودی و همچنین مساحتی که به نور مواجه است نسبت مستقیم دارد. هر یک از سلولهای خورشیدی یک تماس مثبت و یک تماس منفی دارند مانند تمامی انواع سلولهای باتری. معمولاً یک سلول خورشیدی یا فتوولتایی دارای تماس جلویی منفی و تماس عقبی مثبت است. یک اتصال p-n نیمهرسانا در میان این دو تماس قرار دارد.
هنگامی که نور خورشید بر روی سلول میتابد، برخی از فوتونهای نور توسط سلول خورشیدی جذب میشوند. برخی از فوتونهای جذب شده انرژی بیشتری نسبت به فاصله انرژی بین باند والانس و باند هدایت در بلور نیمهرسانا دارند. بنابراین، یک الکترون والانس از یک فوتون انرژی دریافت میکند و برانگیخته شده و از پیوند خارج میشود و یک زوج الکترون-حفره ایجاد میکند. این الکترونها و حفرههای زوج e-h ایجاد شده را الکترونها و حفرههای ناشی از نور مینامند. الکترونهای ناشی از نور نزدیک به اتصال p-n به سمت n- نوع اتصال به دلیل نیروی الکترواستاتیک میدان اتصال مهاجرت میکنند. به همان ترتیب، حفرههای ناشی از نور ایجاد شده نزدیک به اتصال به سمت p- نوع اتصال به دلیل همان نیروی الکترواستاتیک مهاجرت میکنند. به این ترتیب، یک اختلاف پتانسیل بین دو سمت سلول ایجاد میشود و اگر این دو سمت با یک مدار خارجی متصل شوند، جریان از سمت مثبت به سمت منفی سلول خورشیدی شروع میشود. این اصول کاری اساسی یک سلول خورشیدی بود. حالا درباره پارامترهای مختلف یک سلول خورشیدی یا فتوولتایی که بر اساس آنها رتبهبندی یک پنل خورشیدی صورت میگیرد صحبت خواهیم کرد. در هنگام انتخاب یک سلول خورشیدی خاص برای یک پروژه مشخص، ضروری است که رتبهبندیهای یک پنل خورشیدی را بشناسیم. این پارامترها به ما میگویند که چگونه یک سلول خورشیدی میتواند به طور مؤثر انرژی نور را به برق تبدیل کند.
حداکثر جریانی که یک سلول خورشیدی میتواند بدون آسیب رساندن به ساختار خود تحویل دهد. این جریان با کوتاه کردن دو سمت سلول در بهترین شرایط سلول برای تولید حداکثر خروجی اندازهگیری میشود. از اصطلاح شرایط بهینه استفاده کردم زیرا برای یک سطح سلول مواجه با نور ثابت، نرخ تولید جریان در یک سلول خورشیدی نیز به شدت نور و زاویهای که نور بر سلول میتابد بستگی دارد. چون تولید جریان نیز به مساحت سطح سلول مواجه با نور بستگی دارد، بهتر است که حداکثر چگالی جریان به جای حداکثر جریان بیان شود. حداکثر چگالی جریان یا چگالی جریان کوتاه مداری نیز نسبت حداکثر یا جریان کوتاه مداری به مساحت سطح مواجه با نور سلول است.
که در آن Isc جریان کوتاه مداری، Jsc چگالی جریان حداکثری و A مساحت سلول خورشیدی است.
این ولتاژ با اندازهگیری ولتاژ بین دو سمت سلول در حالتی که هیچ باری به سلول متصل نشده باشد محاسبه میشود. این ولتاژ به تکنیکهای تولید و دمای محیط بستگی دارد اما به شدت نور و مساحت سطح مواجه با نور تابع نیست. معمولاً ولتاژ باز مداری یک سلول خورشیدی تقریباً برابر با ۰.۵ تا ۰.۶ ولت است. معمولاً با Voc نشان داده میشود.
حداکثر توان الکتریکی که یک سلول خورشیدی میتواند در شرایط تست استاندارد خود تحویل دهد. اگر منحنی ویژگیهای v-i یک سلول خورشیدی را رسم کنیم، حداکثر توان در نقطه پیچش منحنی ویژگیها رخ میدهد. این توان با Pm در منحنی ویژگیهای سلول خورشیدی نشان داده میشود.
جریانی که در آن حداکثر توان رخ میدهد. جریان در نقطه توان حداکثری با Im در منحنی ویژگیهای سلول خورشیدی نشان داده میشود.
ولتاژی که در آن حداکثر توان رخ میدهد. ولتاژ در نقطه توان حداکثری با Vm در منحنی ویژگیهای سلول خورشیدی نشان داده میشود.
نسبت حاصلضرب جریان و ولتاژ در نقطه توان حداکثری به حاصلضرب جریان کوتاه مداری و ولتاژ باز مداری سلول خورشیدی.
این کارایی به عنوان نسبت توان الکتریکی حداکثری خروجی به توان تابشی ورودی به سلول تعریف میشود و به درصد بیان میشود. فرض میشود که توان تابشی روی زمین حدود ۱۰۰۰ وات بر متر مربع است بنابراین اگر مساحت سطح مواجه با نور سلول A باشد، توان تابشی کل روی سلول ۱۰۰۰A وات خواهد بود. بنابراین کارایی یک سلول خورشیدی میتواند به صورت زیر بیان شود:
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
