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).

Dahili foto efekti, katı bir cisim içindeki elektromanyetik radyasyonun soğurulmasını da tanımlar. Elektronlar bu durumda katı cisimden ayrılmamıştır. Sadece valans bandından iletim bandına kadar kaldırılırlar. Bu nedenle, katı cismin elektrik iletkenliğini artıran elektron-boşluk çiftleri yaratılır.Dahili foto etkisi, fotovoltaik etkinin ve dolayısıyla güneş pilinin temelidir. Bununla birlikte, fotovoltaik etki, örneğin bir metal-yarı iletken bağlantısı, bir p-n-bağlantısı veya bir p-n-hetero-bağlantısı gibi ek bir sınır katmanı gerektirir.

P-n Bölgeleri

Donörlerin ve alıcıların iyi tanımlanmış eklenmesiyle (difüzyon, alaşımlama, iyon implantasyonu), yarı iletken bir kristal içinde bitişik p- ve n-bölgeleri oluşturulur. Özellikle bir iletkenlikten diğerine ani geçişler epitaksi ile sağlanır. Burada, bir yarı iletkenin katman katman büyümesi, neredeyse bir atomik katman içinde bir sonrakine geçiş sağlar.

p- ve n-katkılı malzemeler temas ettirilirse, p-katkılı taraftaki delikler n-tipi bölgeye yayılır ve bunun tersi de geçerlidir. İlk olarak, iletim bandı içindeki elektronlardan ve değerlik bandı içindeki deliklerden oluşan p-n-kavşağında güçlü bir konsantrasyon gradyanı oluşur.

Bu konsantrasyon nedeniyle, p bölgesinden gradyan boşlukları n bölgesine yayılırken, elektronlar n- bölgesinden p- alanına yayılır. Difüzyon nedeniyle, p-n-kavşağının her iki tarafında çoğunluk taşıyıcılarının sayısı azalır. Durağan vericilere veya alıcılara iliştirilmiş olan yük daha sonra geçiş alanının p-tarafında negatif bir uzay yükü ve n-tarafında pozitif bir uzay yükü oluşturur.

Serbest yük taşıyıcılarının dengelenmiş konsantrasyonunun bir sonucu olarak, sınır arayüzü (p-n-kavşağı) boyunca bir elektrik alanı oluşur. Açıklanan işlem, difüzyon akışının ve ters akımın birbirini telafi ettiği bir tükenme katmanı oluşturur. Vericilerin ve alıcıların artık karşılanmayan sabit ücretleri, genişliği doping konsantrasyonuna bağlı olan bir tüketim katmanı tanımlar.

İdealleştirilmiş koşulları gösterir. Basitleştirilmiş olarak, çoğunluk taşıyıcı yoğunluğunun tüm uzay yükü bölgesi üzerinde ihmal edilebilir olduğu ve tüketim katmanı yoğunluğunun tükenme bölgesinin kenarlarına kadar sabit kaldığı varsayılmıştır.

Bu aynı zamanda ilgili doping konsantrasyonunun p-n sınırına kadar sabit olduğu anlamına gelir; p-n-geçişi böylece ani olur. Pozitif yüklü bir parçacığın karşılık gelen potansiyel eğrisini ve tükenme katmanında oluşturulan difüzyon voltajını gösterir.

Enerji aralığı modelinde elektronun enerjisi y ekseninde temsil edildiğinden, difüzyon voltajı ters yönde gösterilir ve bu nedenle yukarıda gösterilen dağıtım işleviyle eşleşmez.

Fotovoltaik Etki

Işık enerjisinin kuantumu olan fotonlar bir yarı iletkene çarpıp nüfuz ederse, enerjilerini valans bandından bir elektrona aktarabilirler. Böyle bir foton, tükenme katmanı içinde emilirse, bölgenin elektrik alanı, oluşturulan yük taşıyıcı çiftini doğrudan ayırır.

Elektron n-bölgesine doğru hareket ederken, delik p-bölgesine hareket eder. Bu tür bir ışık absorpsiyonu sırasında, elektron-boşluk çiftleri, p- veya n- bölgesi içindeki tükenme bölgesinin dışında (yani elektrik alanının dışında) yaratılırsa, termal nedeniyle difüzyonla uzay-yük bölgesine de ulaşabilirler. hareketler (yani yön bir elektrik alanı tarafından önceden belirlenmeden).

Bu noktada, ilgili azınlık taşıyıcıları (yani, p-bölgesindeki elektronlar ve n-bölgesindeki delikler), uzay-yük bölgesinin elektrik alanı tarafından toplanır ve karşı tarafa aktarılır. Tükenme katmanının potansiyel bariyeri, aksine, ilgili çoğunluk taşıyıcılarını yansıtır.

Son olarak, p tarafı pozitif olarak yüklenirken n tarafı negatif olarak yüklenir. Tükenme katmanının içinde ve dışında emilen fotonların her ikisi de bu şarja katkıda bulunur. Bu ışık kaynaklı yük ayırma işlemi, p-n-foto etkisi veya fotovoltaik etki olarak adlandırılır.

Bu nedenle, fotovoltaik etki ancak ışık absorpsiyonu sırasında oluşan iki yük taşıyıcıdan biri p-n-bağlantısını geçerse gerçekleşir. Bu, yalnızca tükenme katmanı içinde elektron-boşluk-çifti oluşturulduğunda meydana gelebilir. Bu elektrik alanın dışında, ışık tarafından oluşturulan yük taşıyıcı çiftlerinin rekombinasyon yoluyla kaybolma olasılığı giderek artmaktadır.

Fotovoltaik malzemeler
Fotovoltaik Nedir
Güneş fotovoltaik Nedir
Fotovoltaik hücre
Fotovoltaik sistemler ve uygulamaları
Fotovoltaik hücre yapısı
Fotovoltaik hücre üretimi
Fotovoltaik Panel

Bu, elektron-boşluk-çiftinin oluşum yeri ile tükenme katmanı arasındaki mesafe ne kadar büyükse o kadar olasıdır. Bu, yarı iletken malzeme içindeki yük taşıyıcıların “difüzyon uzunluğu” ile ölçülür. “Difüzyon uzunluğu” terimi, rekombinasyon gerçekleşmeden önce bir elektrik alanı olmayan alan içindeki elektronlar veya delikler tarafından aşılması gereken ortalama yol uzunluklarını ifade eder.

Bu difüzyon uzunluğu, yarı iletken malzeme tarafından belirlenir ve aynı malzeme söz konusu olduğunda, büyük ölçüde safsızlık içeriğine ve dolayısıyla dopinge (daha fazla katkılama, difüzyon uzunluğunun daha düşük olması) ve kristal mükemmelliğine bağlıdır.

Silikon için difüzyon uzunluğu yaklaşık 10 ila birkaç 100 μm arasında değişir. Difüzyon uzunluğu, yük taşıyıcının p-n-kavşağına olan mesafesinden daha azsa, çoğu elektron veya boşluk yeniden birleşir. Matematiksel olarak: belirli bir difüzyon uzunluğunun üstesinden geldikten sonra, ışıkla indüklenen yük taşıyıcıların sayısı 1/e’ye düşürülür; sonra iki difüzyon uzunluğunu kapladıktan sonra 1/e2’ye düşürülür.  Etkili bir yük taşıyıcı ayrımı elde etmek için difüzyon uzunluğu, bir fotovoltaik hücreye gelen güneş radyasyonunun absorpsiyon uzunluğunun bir katı olmalıdır.

Işınlama sırasında yük ayrımı nedeniyle, elektronlar n-bölgesinde birikir, oysa delikler p-bölgesinde birikir. Elektronlar ve boşluklar, biriken yüklerin itici kuvvetleri ek birikimi engellemeye başlayana kadar birikecektir; yani elektronların ve boşlukların birikmesiyle oluşan elektrik potansiyeli, p-n- bağlantısının difüzyon potansiyeli ile dengelenene kadar. Daha sonra güneş pilinin açık devre voltajına ulaşılır. Bu koşulları elde etme süresi neredeyse ölçülemeyecek kadar kısadır.

p- ve n-tarafları harici bir bağlantı ile kısa devre edilirse, kısa devre akımı ölçülür. Bu çalışma modunda, p-n- bağlantısındaki difüzyon voltajı geri yüklenir. Bir güneş pilinin çalışma prensibine göre, kısa devre akım artışı güneş ışınımı ile orantılı ve hemen hemen doğrusaldır.

Teknik Açıklama

Fotovoltaik enerji üretiminin teknik temelleri özetlenmiştir. Belirtilen temel rakamlar da dahil olmak üzere tüm açıklamalar en son teknolojiyi yansıtmaktadır. Üst düzey laboratuvar hücreleri veya modülleri daha iyi bir performansa sahip olabilir.

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