Napelemi cella jellemzői és paraméterei

A napelemi cella a napenergia-termelő rendszer alapvető egysége, amelyben az elektromos energia közvetlenül fényenergiából kivonható, anélkül, hogy bármilyen köztes folyamatot kellene végrehajtani. A napelemi cella működése teljesen a fotovoltaikus hatásra épül, ezért a napelemi cellát gyakran fotovoltaikus cellának is nevezik. Egy napelemi cella alapján egy fémesztrádi eszköz. Amikor fény éri a cellát, akkor elektromosságot termel, és a cella végpontjai között létrejövő feszültség vagy potenciális különbség rögzített 0,5 volt, ami majdnem független a beeső fény intenzitásától, míg a cella áramerőssége közel arányos a beeső fény intenzitásával, valamint a fényhez kitett területtel. Minden napelemi cellának van egy pozitív és egy negatív végpontja, mint minden más típusú elemnek. Általában a napelemi vagy fotovoltaikus cellának van egy negatív előlapi kapcsolata és egy pozitív hátlapi kapcsolata. A szemilet p-n csomópontja található e két kapcsolat között.

Amikor a napsugár a cellára esik, néhány fényrészecske (foton) fel lesz fogva a napelemi cellán. Néhány felvett foton energiája nagyobb, mint a szemilet kristályában a valencia-szint és a vezetési sáv közötti energiakülönbség. Ezáltal egy valencia-elektron energiát kap egy fotontól, lelkedezik, és kilép a kötéstől, így létrehoz egy elektron-résztérpárt. Ezek az elektronok és résztérpárok a fény által generált elektronok és résztérpárok. A fény által generált elektronok a p-n csomóponthoz közeli régióból az elektrosztatikus erő miatt a csomópont n-típusú oldalára kerülnek. Hasonlóképpen a fény által generált résztérpárok a csomóponthoz közeli régióból ugyanezen elektrosztatikus erő miatt a csomópont p-típusú oldalára kerülnek. Így egy potenciális különbség jön létre a cella két oldala között, és ha ezeket a két oldalt külső áramkörrel összekötjük, az áram elkezd folyni a napelemi cella pozitív végpontjától a negatív végpontjáig. Ez volt a napelemi cella alapműködési elve, most pedig beszélünk a napelemi vagy fotovoltaikus cella különböző paramétereiről, amelyekre a napelempályák minősítése épül. Az adott projektre vonatkozó napelemi cella kiválasztásakor alapvető, hogy ismerjük a napelempályák minősítését. Ezek a paraméterek arra utalnak, hogy milyen hatékonyan tudja a napelemi cella a fényt elektromossággá konvertálni.

Napelemi cella rövidzárlási áram

A legnagyobb áram, amelyet a napelemi cella biztonságosan képes kibocsátani. Ez a cella termináljainak rövidzárlása során mért legoptimálisabb állapotban, amely a maximális kimenetet eredményezi. Az "optimális állapot" kifejezést használtam, mert a fix kitett cellafelület mellett a napelemi cella áramtermelése függ a fény intenzitásától és a fény esési szögétől is. Mivel az áramtermelés a fényhez kitett cellafelület méretétől is függ, jobb, ha a maximális áramszűrőt vagy rövidzárlási áramszűrőt használunk, ahelyett, hogy a maximális áramot használnánk. A maximális áramszűrő vagy rövidzárlási áramszűrő értéke nem más, mint a maximális vagy rövidzárlási áram és a cella kitett felülete közötti arány.

Ahol, Isc a rövidzárlási áram, Jsc a maximális áramszűrő, és A a napelemi cella területe.

Napelemi cella nyílt áramkör feszültsége

Ez a cella termináljainak feszültségének mérésekor, amikor nincs terhelés a cellához csatlakoztatva. Ez a feszültség függ a gyártási technológiáktól és a hőmérséklettől, de nem igazán a fény intenzitásától és a kitett felület méretétől. Általában a napelemi cella nyílt áramkör feszültsége körülbelül 0,5-0,6 volt. Rendszeresen Voc-vel jelöljük.

Napelemi cella maximális teljesítmény pontja

Egy napelemi cella által standard teszt feltételek mellett képes kibocsátani maximális elektromos teljesítmény. Ha megrajzoljuk a napelemi cella U-I karakterisztikáját, a maximális teljesítmény a karakterisztika görbének hajlítási pontján található. Ezt Pm-mel jelöljük a napelemi cella U-I karakterisztikájában.

Maximális teljesítmény pontjának árama

Az a áram, amelynél a maximális teljesítmény fellép. A maximális teljesítmény pontjának áramát Im-mel jelöljük a napelemi cella U-I karakterisztikájában.

Maximális teljesítmény pontjának feszültsége

Az a feszültség, amelynél a maximális teljesítmény fellép. A maximális teljesítmény pontjának feszültségét Vm-mel jelöljük a napelemi cella U-I karakterisztikájában.

Napelemi cella kitöltési tényezője

A maximális teljesítmény pontján lévő áram és feszültség szorzatának és a rövidzárlási áram és nyílt áramkör feszültség szorzatának aránya.

Napelemi cella hatékonysága

Ez a maximális elektromos teljesítmény és a cellára eső sugárzás teljesítménye közötti arány, és százalékkal fejezzük ki. Tételezzük fel, hogy a Földön a sugárzás nagysága körülbelül 1000 watt/négyzetméter, tehát ha a cella kitett felülete A, akkor a cellára eső teljes sugárzás 1000 A watt. Így a napelemi cella hatékonysága a következőképpen fejezhető ki:

Nyilatkozat: Tiszteletben tartsa az eredeti tartalmat, a jó cikkek megosztásra méltók, ha szerzői jogi sértés történik, lépjen kapcsolatba a törlésével.