Komórka słoneczna jest podstawową jednostką systemu generowania energii słonecznej, gdzie energia elektryczna jest bezpośrednio wydobywana z energii światła bez żadnego pośredniego procesu. Działanie komórki słonecznej opiera się wyłącznie na efekcie fotowoltaicznym, stąd też komórka słoneczna nazywana jest również komórką fotowoltaiczną. Komórka słoneczna to w zasadzie urządzenie półprzewodnikowe. Komórka słoneczna produkuje energię elektryczną, gdy pada na nią światło, a napięcie lub różnica potencjałów ustanowiona między zaciskami komórki wynosi około 0,5 V i jest praktycznie niezależne od natężenia padającego światła, podczas gdy zdolność do przeprowadzania prądu jest proporcjonalna do natężenia padającego światła oraz powierzchni ekspozycji na światło. Każda komórka słoneczna ma jeden zacisk dodatni i jeden zacisk ujemny, podobnie jak wszystkie inne typy baterii. Zazwyczaj komórka słoneczna lub fotowoltaiczna ma kontakt przedni ujemny i kontakt tylny dodatni. Półprzewodnikowy złącz p-n znajduje się między tymi dwoma kontaktami.
Gdy słońce pada na komórkę, niektóre fotony światła są absorbowane przez komórkę słoneczną. Niektóre z tych absorbowanych fotonów będą miały energię większą niż energia przegrody między pasmem walencyjnym a pasmem przewodzenia w kryształu półprzewodnika. W związku z tym, jeden elektron walencyjny otrzymuje energię od jednego fotonu, zostaje pobudzony i wyskakuje z wiązania, tworząc parę elektron-dziura. Te elektrony i dziury z par e-d są nazywane elektronami i dziurami generowanymi przez światło. Generowane przez światło elektrony blisko złącza p-n są migrujące do strony n-typowej złącza z powodu sił elektrostatycznych pola naprzeciwko złącza. Podobnie, generowane przez światło dziury tworzone w pobliżu złącza są migrujące do strony p-typowej złącza z powodu tych samych sił elektrostatycznych. W ten sposób ustanawia się różnica potencjałów między obiema stronami komórki, a jeśli te dwie strony zostaną połączone zewnętrznym obwodem, prąd zacznie płynąć od zacisku dodatniego do zacisku ujemnego komórki słonecznej. To był podstawowy zasada działania komórki słonecznej, teraz omówimy różne parametry komórki słonecznej lub fotowoltaicznej, od których zależy ocena panelu słonecznego. Przy wyborze konkretnej komórki słonecznej dla określonego projektu jest niezbędne, aby znać oceny panelu słonecznego. Te parametry mówią nam, jak skutecznie komórka słoneczna może przekształcać światło w energię elektryczną.
Maksymalny prąd, który komórka słoneczna może dostarczyć, nie narażając swojej konstrukcji. Jest on mierzony poprzez krótkie spięcie zacisków komórki w najbardziej optymalnych warunkach pracy komórki, które zapewniają maksymalny wydajność. Użyłem terminu „optymalne warunki”, ponieważ dla stałej powierzchni ekspozycji komórki tempo produkcji prądu w komórce słonecznej zależy również od natężenia światła i kąta, pod którym światło pada na komórkę. Ponieważ produkcja prądu zależy również od powierzchni ekspozycji komórki, lepiej wyrazić maksymalną gęstość prądu zamiast maksymalnego prądu. Maksymalna gęstość prądu lub gęstość prądu krótkiego spięcia to nic innego jak stosunek maksymalnego prądu lub prądu krótkiego spięcia do ekspozycji powierzchni komórki.
Gdzie, Isc to prąd krótkiego spięcia, Jsc to maksymalna gęstość prądu, a A to powierzchnia komórki słonecznej.
Jest mierzone poprzez pomiar napięcia między zaciskami komórki, gdy do komórki nie jest podłączony żaden obciążenie. To napięcie zależy od technik produkcji i temperatury, ale nie znacząco od natężenia światła i powierzchni ekspozycji. Normalnie napięcie otwartego obwodu komórki słonecznej wynosi około 0,5 do 0,6 V. Zwykle oznaczane jest jako Voc.
Maksymalna moc elektryczna, którą komórka słoneczna może dostarczyć w standardowych warunkach testowych. Jeśli narysujemy charakterystykę v-i komórki słonecznej, maksymalna moc wystąpi w punkcie zagięcia krzywej charakterystyki. Jest to pokazane na charakterystyce v-i komórki słonecznej jako Pm.
Prąd, przy którym występuje maksymalna moc. Prąd w punkcie maksymalnej mocy jest pokazany na charakterystyce v-i komórki słonecznej jako Im.
Napięcie, przy którym występuje maksymalna moc. Napięcie w punkcie maksymalnej mocy jest pokazane na charakterystyce v-i komórki słonecznej jako Vm.
Stosunek iloczynu prądu i napięcia w punkcie maksymalnej mocy do iloczynu prądu krótkiego spięcia i napięcia otwartego obwodu komórki słonecznej.
Definiuje się ją jako stosunek maksymalnej mocy elektrycznej wyjściowej do mocy promieniowania wejściowego do komórki i wyraża się w procentach. Uważa się, że moc promieniowania na Ziemi wynosi około 1000 watów na metr kwadratowy, więc jeśli ekspozycja powierzchni komórki wynosi A, to całkowita moc promieniowania na komórkę wyniesie 1000 A watów. Zatem wydajność komórki słonecznej może być wyrażona jako
Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły warto udostępniać, w przypadku naruszenia praw autorskich prosimy o usunięcie.
