คุณลักษณะของเซลล์แสงอาทิตย์และพารามิเตอร์ของเซลล์แสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์เป็นหน่วยพื้นฐานของระบบการผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ที่สามารถสกัดพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรงจากพลังงานแสงโดยไม่ผ่านกระบวนการใด ๆ การทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับผลต่อแสง (photovoltaic effect) ดังนั้นเซลล์แสงอาทิตย์จึงเรียกว่าเซลล์โฟโตโวลตาอิก (photovoltaic cell) เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เมื่อมีแสงตกกระทบบนเซลล์ จะสร้างกระแสไฟฟ้า และแรงดันหรือความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นระหว่างขั้วของเซลล์จะคงที่ที่ 0.5 โวลต์ และแทบไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่ตกกระทบ ในขณะที่ความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้าของเซลล์จะขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงและพื้นที่ที่ถูกแสงกระทบ เซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์มีขั้วบวกและขั้วลบเหมือนแบตเตอรี่ประเภทอื่น ๆ โดยทั่วไปเซลล์แสงอาทิตย์หรือเซลล์โฟโตโวลตาอิกมีตัวต่อทางหน้าเป็นขั้วลบและตัวต่อทางหลังเป็นขั้วบวก มีจุดเชื่อมต่อ p-n ของสารกึ่งตัวนำอยู่ระหว่างตัวต่อทั้งสอง

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบบนเซลล์ บางส่วนของโฟตอนของแสงจะถูกเซลล์แสงอาทิตย์ดูดซับ โฟตอนที่ถูกดูดซับบางส่วนจะมีพลังงานมากกว่าช่องว่างพลังงานระหว่างวงโคจรวาเลนซ์และวงโคจรนำในคริสตัลของสารกึ่งตัวนำ ดังนั้นอิเล็กตรอนในวงโคจรวาเลนซ์จะได้รับพลังงานจากโฟตอนและกระโดดออกจากวงโคจรทำให้เกิดคู่อิเล็กตรอน-หลุม คู่อิเล็กตรอน-หลุมที่เกิดจากแสงเหล่านี้เรียกว่าอิเล็กตรอนและหลุมที่เกิดจากแสง อิเล็กตรอนที่เกิดจากแสงใกล้จุดเชื่อมต่อ p-n จะเคลื่อนย้ายไปยังฝั่ง n-type ของจุดเชื่อมต่อเนื่องจากแรงสนามไฟฟ้าข้ามจุดเชื่อมต่อ เช่นเดียวกับหลุมที่เกิดจากแสงที่ถูกสร้างขึ้นใกล้จุดเชื่อมต่อจะเคลื่อนย้ายไปยังฝั่ง p-type ของจุดเชื่อมต่อเนื่องจากแรงสนามไฟฟ้าเดียวกัน ในวิธีนี้จะเกิดความต่างศักย์ระหว่างสองฝั่งของเซลล์ และหากสองฝั่งนี้ถูกเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก กระแสไฟฟ้าจะเริ่มไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบของเซลล์แสงอาทิตย์ นี่คือหลักการพื้นฐานของการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ ต่อไปเราจะพูดถึงพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของเซลล์แสงอาทิตย์หรือเซลล์โฟโตโวลตาอิกที่ใช้กำหนดระดับของแผงโซลาร์เซลล์ ในการเลือกเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับโครงการเฉพาะเจาะจงจำเป็นต้องทราบระดับของแผงโซลาร์เซลล์ พารามิเตอร์เหล่านี้บอกเราถึงประสิทธิภาพในการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์

กระแสสั้นวงจรของเซลล์แสงอาทิตย์

กระแสสูงสุดที่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถส่งออกได้โดยไม่ทำลายโครงสร้างของตัวเอง วัดได้โดยการสั้นวงจรขั้วของเซลล์ในสภาพที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงสุด คำว่า "สภาพที่เหมาะสมที่สุด" ที่ผมใช้นั้นเนื่องจากสำหรับพื้นที่ผิวเซลล์ที่คงที่ ปริมาณการผลิตกระแสไฟฟ้าในเซลล์แสงอาทิตย์ยังขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงและความชันที่แสงตกกระทบบนเซลล์ เนื่องจากปริมาณการผลิตกระแสไฟฟ้ายังขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวเซลล์ที่ถูกแสงกระทบ ดังนั้นควรแสดงเป็นความหนาแน่นของกระแสสูงสุดแทนกระแสสูงสุด ความหนาแน่นของกระแสสั้นวงจรหรือคะแนนความหนาแน่นของกระแสสั้นวงจรคืออัตราส่วนระหว่างกระแสสั้นวงจรหรือกระแสสูงสุดกับพื้นที่ผิวที่ถูกแสงกระทบ

ที่ Isc คือกระแสสั้นวงจร Jsc คือความหนาแน่นของกระแสสูงสุด และ A คือพื้นที่ของเซลล์แสงอาทิตย์

แรงดันวงจรเปิดของเซลล์แสงอาทิตย์

วัดได้โดยการวัดแรงดันระหว่างขั้วของเซลล์เมื่อไม่มีโหลดเชื่อมต่อ เวลานี้ขึ้นอยู่กับเทคนิคการผลิตและอุณหภูมิ แต่ไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงและพื้นที่ผิวที่ถูกแสงกระทบ ปกติแรงดันวงจรเปิดของเซลล์แสงอาทิตย์จะประมาณ 0.5 ถึง 0.6 โวลต์ ปกติจะระบุด้วย Voc

จุดกำลังสูงสุดของเซลล์แสงอาทิตย์

กำลังไฟฟ้าสูงสุดที่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถส่งออกได้ในสภาพทดสอบมาตรฐาน หากเราวาดกราฟคุณสมบัติ v-i ของเซลล์แสงอาทิตย์ กำลังสูงสุดจะเกิดขึ้นที่จุดโค้งของเส้นโค้งคุณสมบัติ แสดงในกราฟคุณสมบัติ v-i ของเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย Pm

กระแสที่จุดกำลังสูงสุด

กระแสที่กำลังสูงสุดเกิดขึ้น กระแสที่จุดกำลังสูงสุดแสดงในกราฟคุณสมบัติ v-i ของเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย Im

แรงดันที่จุดกำลังสูงสุด

แรงดันที่กำลังสูงสุดเกิดขึ้น แรงดันที่จุดกำลังสูงสุดแสดงในกราฟคุณสมบัติ v-i ของเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย Vm

แฟคเตอร์การเติมของเซลล์แสงอาทิตย์

อัตราส่วนระหว่างผลคูณของกระแสและแรงดันที่จุดกำลังสูงสุดกับผลคูณของกระแสสั้นวงจรและแรงดันวงจรเปิดของเซลล์แสงอาทิตย์

ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์

กำหนดเป็นอัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ส่งออกกับกำลังรังสีที่ส่งเข้าสู่เซลล์ และแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ ถือว่ากำลังรังสีบนโลกคือประมาณ 1000 วัตต์/ตารางเมตร ดังนั้นหากพื้นที่ผิวที่ถูกแสงกระทบของเซลล์คือ A กำลังรังสีทั้งหมดที่เซลล์จะได้รับคือ 1000 A วัตต์ ดังนั้นประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์อาจแสดงเป็น

Statement: ให้ความเคารพต่อแหล่งข้อมูลเดิม บทความที่ดีควรแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ