Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Чопра К. -> "Тонколенточные солнечные элементы" -> 150

Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.

Чопра К., Дас С. Тонколенточные солнечные элементы — М.: Мир, 1986. — 435 c.
Скачать (прямая ссылка): tonkosloyniesolnichnieelementi1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 144 145 146 147 148 149 < 150 > 151 152 153 154 155 156 .. 177 >> Следующая

тока насыщения /-го р—ft-перехода, § = q!nkT. Если переходы представляют собой идеальные диоды Шокли, то п= 1.
Вольт-амперная характеристика интегрального каскадного солнечного элемента определяется путем нахождения общего решения уравнения (8.7) и может быть представлена в виде
exp (pV) = ГГ {Ju+ . (8.9)
М
Напряжение холостого хода, согласно уравнению
t=i
В режиме короткого замыкания, когда V = 0, напряжения Vi на отдельных элементах в общем случае не равны нулю. Только в случае равенства всех значений JLi при V = 0 все напряжения Vi = 0. При условии что JLi равны между собой, интегральный каскадный солнечный элемент является сбалансированным. Однако независимо от того, сбалансирован ли эле-
(8.9), равно (8.10)
Новые напр, в разработке солнечных элементов
389
мент, величина Jsc равна наименьшему из значений 1ы (поскольку Jsi<^Jbi)'
Jsc = min{JLi}. (8.11)
Плотность обратного тока насыщения определяется из следующего соотношения, справедливого для идеального р — ft-перехода:
J s (Eg) — J so exp (—Eg/kT), (8.12)
где Jsо = 4,7 - 109 мА/см2 в соответствии с известными значениями Js для Si. Фототок JLi единичного элемента находится с помощью уравнения
оо
Jи (Eg) = q j /i*(Affl)d(A<B),! (8.13)
h(o=Eg
где Лф(йсо) —число фотонов с энергией Йсо. Считается, что коэффициент собирания носителей равен единице. Для каскадной структуры, состоящей из двух (или более) солнечных элементов, справедливо соотношение
1 Egz) — Ji i (Egi) ^12(^2)- (8-14)
Здесь JLi(Eg\, Eg2) —плотность тока, протекающего в элементе с шириной запрещенной зоны Egu расположенном за элементом с шириной запрещенной зоны Eg2\ JL\{Egi) и /^2(^2) —плотности фототоков, которые протекали бы в этих же элементах, если бы они работали раздельно. Приведенное выше соотношение выполняется при отсутствии потерь, связанных с внутренним отражением света, и может быть распространено на случай большего количества элементов.
С помощью уравнений (8.10) — (8.14) можно рассчитать предельный теоретический КПД интегрального каскадного солнечного элемента, состоящего из элементов с гомогенными р — n-переходами. Однако при расчетах необходимо провести коррекцию значений JLi и 7S;, исходя из известных параметров материалов, а также учесть влияние переходного сопротивления и сопротивления утечки. Используя расчетные характеристики нескольких гомогенных р — ^-переходов, Веки [30] определил рабочие характеристики ряда интегральных каскадных солнечных элементов, в состав которых входят два или три элемента, и сопоставил их с характеристиками соответствующих каскадных систем с независимыми элементами (не имеющими внутреннего электрического соединения). Автором показано, что сбалансированные интегральные каскадные солнечные элементы имеют такие же значения КПД, как и у соответствующих каскадных преобразователей с независимыми элементами. Несбалансированные интегральные каскадные элементы
390
Глава 8
16
'«г.. эт;

Z
К 4
z
12
8
2
Wm ¦> ^т)
Л
•о
0,8 1,6 2,4
3,2 V, В
Рис. 8.11. Расчетные вольт-амперные характеристики сбалансированного (1) и несбалансированного (2) интегральных каскадных преобразователей, состоящих из трех элементов [30]. 1 —.С1,10 эВ, Eg2 = 1,46 эВ, Eg3 = = 1,97 эВ; 2 — Egl = 1,10 эВ, Еg2 = 1,55 эВ, Eg3 = 2,40 эВ; Vm и/т-напряжение и плотность тока, соответствующие максимальной мощности.
обладают значительно более низким КПД, чем у каскадных преобразователей с независимыми элементами, а в некоторых случаях — более низким КПД даже по сравнению с КПД единичных солнечных элементов. Интегральный каскадный солнечный элемент на основе двух элементов с ?gi = l,10 эВ и Eg2—l,68 эВ представляет собой сбалансированную систему и в условиях АМ1 имеет КПД, равный 33%—такой же, как и у каскадной системы на основе двух независимых элементов со значениями ширины запрещенной зоны 1,10 и 1,68 эВ. Однако в случае сбалансированного интегрального каскадного солнечного элемента с Eg{ = 1,10 эВ и Eg2 = 2,00 эВ КПД составляет лишь 26,6% в отличие от значения 33,2%, характерного для соответствующей каскадной системы с независимыми элементами. Вольт-амперная характеристика трехэлементного сбалансированного интегрального каскадного солнечного элемента с Eg\ = l,lQ эВ, ??2 = 1,46 эВ и Eg$= 1,97 эВ изображена на рис. 8.11. КПД этого преобразователя совпадает с КПД соответствующей каскадной системы с независимыми элементами, и его значение составляет 37,6%- На этом же рисунке приведена вольт-амперная характеристика трехэлементного несбалансированного интегрального каскадного солнечного элемента (?gi = l,10 эВ, Её2= 1,55 эВ и ?^ = 2,40 эВ), имеющего КПД лишь 20,4 %, в то время как КПД соответствующей системы с независимыми элементами равен 37,4%. Таким образом, первостепенное значение имеет правильный выбор ширины запрещенной зоны материалов, обусловливающий сбалансированное состояние преобразователя. Необходимо также отметить, что прирост КПД при переходе от единичного элемента к двухэлементному интегральному каскадному преобразователю выше, чем при переходе от двух- к трехэлементному преобразователю. Поскольку при введении дополнительных элементов прирост КПД уменьшается, маловероятно, что ин-
Предыдущая << 1 .. 144 145 146 147 148 149 < 150 > 151 152 153 154 155 156 .. 177 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed