Egenskaper hos en solcell och parametrar för en solcell

Solcell är den grundläggande enheten i ett solenergisystem där elektrisk energi hämtas direkt från ljusenergi utan någon mellanliggande process. Arbetet med en solcell beror enbart på dess fotovoltaiska effekt, därför kallas en solcell också för fotovoltaisk cell. En solcell är i grunden en halvledarapparat. Solcellen producerar ström när ljus träffar den och spänningskillnaden eller potentialskillnaden över cellens terminaler är fastställd till 0,5 volt och är nästan oberoende av ljusets intensitet, medan cellens strömförmåga är nästan proportionell mot ljusets intensitet samt den yta som utsätts för ljuset. Varje solcell har en positiv och en negativ terminal, precis som alla andra typer av battericeller. Typiskt sett har en sol- eller fotovoltaisk cell en negativ frontkontakt och en positiv bakkontakt. Ett halvledarp-n-förbindelse ligger mitt emellan dessa två kontakter.

När solljus faller på cellen absorberas vissa fotoner av solcellen. Några av de absorberade fotonerna kommer att ha mer energi än energiklyftan mellan valensbandet och ledbandet i halvledarkristallen. Därför får en valenselektron energi från en foton, blir upphetsad och hoppas ut ur bindningen och skapar ett elektron-hålpar. Dessa elektroner och hål från e-h-par kallas ljusgenererade elektroner och hål. De ljusgenererade elektronerna nära p-n-förbindelsen migrerar till n-typsidan av förbindelsen på grund av elektrostatiska krafter över förbindelsen. På samma sätt migrerar de ljusgenererade hålen som skapas nära förbindelsen till p-typsidan av förbindelsen på grund av samma elektrostatiska kraft. På detta sätt etableras en potentialskillnad mellan de två sidorna av cellen och om dessa två sidor kopplas ihop genom en extern krets börjar ström flöda från den positiva till den negativa terminalen av solcellen. Detta var den grundläggande arbetssättet för en solcell, nu ska vi diskutera olika parametrar för en sol- eller fotovoltaisk cell som betygsättningen av en solpanel beror på. Vid valet av en specifik solcell för ett visst projekt är det nödvändigt att känna till betygsättningen av en solpanel. Dessa parametrar berättar för oss hur effektivt en solcell kan konvertera ljus till el.

Kortslutningsström hos solcell

Den maximala strömmen som en solcell kan leverera utan att skada sin egen konstruktion. Den mäts genom att kortsluta terminalerna på cellen vid den mest optimerade villkoret för cellen för att producera maximal utdata. Termen "optimerade villkor" används eftersom för en given exponerad cellarea beror produktionshastigheten av ström i en solcell också på ljusets intensitet och vinkeln under vilken ljuset träffar cellen. Eftersom strömproduktionen också beror på den yta som exponeras för ljus, är det bättre att uttrycka maximal strömdensitet istället för maximal ström. Maximal strömdensitet eller kortslutningsströmdensitetsbetyg är inget annat än kvoten mellan maximal eller kortslutningsström och den exponerade cellytan.

Där Isc är kortslutningsström, Jsc maximal strömdensitet och A är solcellens area.

Öppen sluten spänning hos solcell

Det mäts genom att mäta spänningen över cellens terminaler när ingen last är ansluten till cellen. Denna spänning beror på tillverkningsmetoder och temperatur men inte riktigt på ljusets intensitet och exponerad ytas area. Normalt är öppen sluten spänning hos solcell nästan lika med 0,5 till 0,6 volt. Den betecknas normalt med Voc.

Maximal effektpunkt hos solcell

Den maximala elektriska effekten som en solcell kan leverera vid standardtestvillkor. Om vi ritar v-i-karakteristiken för en solcell kommer maximal effekt att inträffa vid böjpunkten av karakteristikkurvan. Det visas i v-i-karakteristiken för solcellen av Pm.

Ström vid maximal effektpunkt

Strömmen vid vilken maximal effekt uppstår. Ström vid maximal effektpunkt visas i v-i-karakteristiken för solcellen av Im.

Spänning vid maximal effektpunkt

Spänningen vid vilken maximal effekt uppstår. Spänning vid maximal effektpunkt visas i v-i-karakteristiken för solcellen av Vm.

Fyllningsfaktor hos solcell

Förhållandet mellan produkten av ström och spänning vid maximal effektpunkt till produkten av kortslutningsström och öppen sluten spänning hos solcellen.

Effektivitet hos solcell

Det definieras som förhållandet mellan den maximala elektriska effekten och den strålande effekten som matas in i cellen och uttrycks i procent. Det antas att strålningen på jorden är cirka 1000 watt per kvadratmeter, så om den exponerade cellytan är A, kommer den totala strålningen på cellen att vara 1000 A watt. Därför kan effektiviteten hos en solcell uttryckas som

Ut