P-iletken temel malzeme ve üst tarafta n-iletken bir katmandan oluşan bir fotovoltaik hücrenin temel yapısını gösterir. Hücre arka tarafının tamamı metalik bir kontak ile kaplanırken ışınlanmış taraf, gölgeleme kayıplarını en aza indirmek için parmak tipi bir kontak sistemi ile donatılmıştır.

Ayrıca tam kapatıcı, şeffaf iletken tabakalar kullanılmaktadır. Yansıma kayıplarını azaltmak için, hücre yüzeyine ilave olarak yansıma önleyici bir kaplama sağlanabilir. Bu yapıya sahip bir silikon güneş pili genellikle mavi bir renge sahiptir. Ters piramitlerin yüzeye dahil edilmesiyle yansıma kayıpları daha da azaltılır.

Piramit yüzeylerinin eğimi öyledir ki fotonlar başka bir piramit yüzeyine yansır ve böylece kristale foton nüfuz etme olasılığını önemli ölçüde artırır. Güneş ışığının bu hücreler tarafından soğurulması neredeyse tamamlanmıştır, hücreler siyah görünmektedir.

Akım-gerilim karakteristiği ve eşdeğer devre

Aydınlatılmış bir güneş pili ideal olarak paralel diyot ile sağlanan bir akım kaynağı olarak düşünülebilir. Fotoakım IPh’nin, hücre üzerindeki foton akışı olayıyla orantılı olduğu varsayılır. İdeal diyotlar için Shockley denklemi, bir güneş pilinin akım ve voltajının (akım-voltaj karakteristiği) karşılıklı bağımlılığını tanımlar.

Terminallerden akan akımı, IPh fotoakımı ve I0 diyotun doyma akımını temsil ederken, e0 temel yükü, U hücre voltajını ve k Boltzmann sabitini ve θ sıcaklığı temsil eder.

Bununla birlikte, Denklemde, I akımının işareti, geleneksel notasyona kıyasla ters çevrilmiştir. Karakteristik eğrilerin dördüncü değil birinci kadranda yer almasının nedeni budur. Ancak, bu tür bir temsil yaygın bir uygulama haline gelmiştir.

Gerçekçi koşullar altında, bir güneş pilinin performansı sol üstte gösterilen eşdeğer devre şemasında gösterildiği gibi açıklanabilir. Işınlama olmadan, güneş pili, etkisi ışık gelişinde de korunan sıradan bir yarı iletken diyota eşittir.

Bu nedenle diyot D, eşdeğer devre şemasında fotovoltaik hücreye paralel olarak bağlanmıştır. Her bir p-n-kavşağı, aynı zamanda, güneş pillerinin modellenmesi için tipik olarak ihmal edilen, belirli bir tükenme katmanı kapasitansına sahiptir.

Artan ters voltajda, tükenme katmanı daha geniş hale gelir, böylece kapasitans, bir plaka kapasitörün elektrotlarının gerilmesine benzer şekilde azalır. Bu nedenle, güneş pilleri, büyüklüğü mevcut gerilime bağlı olan değişken kapasitansları temsil eder.

Bu etki, diyota paralel olarak yerleştirilmiş kapasitör C tarafından dikkate alınır. Seri direnç RS, kontakların ve kabloların direncinin yanı sıra yarı iletken malzemenin kendisinin direncinden oluşur. Kayıpları en aza indirmek için, kablolarda maksimum kesit sağlanmalıdır.

Paralel veya şönt direnci RP, p-n-bağlantısının ideal şönt reaksiyonunun azaltılabileceği fotovoltaik hücre kenarlarındaki “kaçak akımları” içerir. Bununla birlikte, iyi tek kristalli güneş pilleri için şönt direnci genellikle kΩ bölgesi içindedir ve bu nedenle akım-voltaj karakteristiği üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur.

Çeşitli çalışma modları için akım-gerilim eğrisinin tipik şeklini gösterir (örn. değişen ışınlama ve sıcaklık).

Eğrinin ve eksenlerin kesişme noktalarında, kısa devre akımı ISC (1. dereceden yaklaşımda IPh’ye eşittir) U = 0’da ve açık devre gerilimi UOC, I = 0’da sağlanır. kısa devre akımı, hücre gerilimi sürekli olarak artırıldığında, hücre akımı ilk başta sadece hafifçe azaltılır ve açık devre gerilimine ulaşmadan kısa bir süre önce orantısız olarak azalır. Bu etkiler karakteristik şekle neden olur.

Fotovoltaik hücre Nedir
Fotovoltaik hücre yapımı
Fotovoltaik hücre fiyatları
Fotovoltaik Nedir
Fotovoltaik hücre yapısı
Fotovoltaik hücre çalışma prensibi
Pv hücreler arsenit
PV hücre çeşitleri

Elektrik gücü, voltaj ve akımın ürünü olarak tanımlanır. Böylece karakteristik eğrinin belirli bir noktasında güneş pilinin maksimum gücüne ulaşılır. Bu çalışma noktasına MPP (Maksimum Güç Noktası) denir. Karakteristik eğri ve dolayısıyla MPP, güneş radyasyonunun ve fotovoltaik hücrenin sıcaklığının bir fonksiyonudur.

− Foto-akım veya kısa devre akımı, fotovoltaik hücrenin artan ışınımıyla neredeyse doğrusal olarak artar. Ayrıca açık devre gerilimi Denklem’e göre artırılır; ancak artış logaritmiktir.

Akım-gerilim eğrisi böylece artan güneş radyasyonu ile dikey eksene paralel hareket eder. Güneş pilinin karşılık gelen gücü, artan ışınlama ile tamamen aşırı orantılı bir şekilde artar; bu etki, farklı MPP’leri birleştiren eğimli eğri ile ifade edilir.

− Bu korelasyon yalnızca güneş pilinin sıcaklığı sabit tutulursa doğrudur. Sıcaklık artırılırsa, p-n-bağlantısı içindeki difüzyon voltajı azalır. Örneğin, bir silikon güneş pilinin açık devre voltajı yaklaşık -2,1 mV/K değiştirilir. Buna paralel olarak, yarı iletken içindeki yük taşıyıcıların artan hareketliliği nedeniyle kısa devre akımı yaklaşık %0,01/K artar.

Bu nedenle, artan sıcaklıklarda, ticari olarak temin edilebilen bir silikon güneş pilinin karakteristik akım-gerilim eğrisi, hafifçe artan bir kısa devre akımı ve nispeten güçlü bir şekilde azalan açık devre voltajı ile karakterize edilir. Bu nedenle, artan sıcaklıklarla hücre gücü azalır (yani, 1.000 W/m2 ışınlama için gösterilen karakteristik eğriler setindeki MPP kayması).

Maksimum güç (akım IMPP’nin ürünü ve MPP içindeki UMPP gerilimi) ile açık devre gerilimi UOC ve kısa devre akımı ISC’nin ürünü arasındaki ilişki, doldurma faktörü FF olarak adlandırılır.

Doldurma faktörü, fotovoltaik hücrenin “kalitesine” yönelik bir indeks görevi görür. Yüksek değerler, p-n-kavşağının iyi doğrultma özellikleriyle elde edilir (yani, düşük bir doygunluk/kilitleme akımı I0 için, düşük seri dirençli RS ve yüksek paralel dirençli RP’de).

Verimlilikler ve Kayıplar

Bir elektronu valanstan iletim bandına yükseltmek için, enerji aralığı Eg tarafından tanımlanan, malzemeyle ilgili, kesin olarak tanımlanmış bir minimum enerji miktarı gereklidir. Enerji aralığının altındaki enerji ile karakterize edilen fotonlar, enerjileri elektronları iletim bandına yükseltmek için yetersiz olduğundan, bu süreci başlatmak için uygun değildir.

Ancak, enerji miktarı Eg’ninkinden fazla olan fotonlardan sadece tam olarak Eg enerjisi elektrik enerjisi üretimi için kullanılabilir. Eg’yi aşan herhangi bir enerji, ısı şeklinde doğrudan kristale iletilir. Böylece, geleneksel güneş pillerinde foton başına yalnızca bir elektron deliği çifti üretilir.

The post Fotovoltaik Hücre ve Modül – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).