A qisqa tutashuv; b harakatsiz; c yuk qarshiligini yoqish

S irtiy quyosh elementi xarakteristikalarini o’rganish

P-n o'tish joyi yarim o'tkazgichning yoritilgan yuzasiga yaqin joylashgan bo'lsin. Quyosh batareyasini elektr energiyasi manbai sifatida ishlatganda, uning terminallariga yuk qarshiligi Rn ulanishi kerak. Avval ikkita ekstremal holatni ko'rib chiqaylik: Rn = 0 (qisqa tutashuv rejimi) va Rn = ∞ (bo'sh rejim). Ushbu rejimlar uchun tarmoqli diagrammalari rasmda ko'rsatilgan. 1.5a, b [3].

Birinchi holda, yoritilgan p-n birikmasining tarmoqli diagrammasi termodinamik ostidagi tarmoqli diagrammasidan farq qilmaydi tashqi qisqa tutashuv n- va p-hududlari o'rtasida nol potentsial farqni ta'minlaganligi sababli, muvozanat (yoritmasdan va qo'llaniladigan kuchlanishsiz). Shu bilan birga, p-n o'tish joyi va tashqi o'tkazgich orqali p-hududida elektron-teshik juftlarining fotogeneratsiyasi tufayli oqim o'tadi. Fazoviy zaryad mintaqasiga bevosita yaqin joyda hosil bo'lgan fotoelektronlar p-n o'tish joyining elektr maydoni tomonidan tortiladi va n-mintaqaga kiradi.
1-rasm Turli rejimlarda yorug'lik ostida p-n o'tishning tarmoqli energiya diagrammasi:
a - qisqa tutashuv; b - harakatsiz; c - yuk qarshiligini yoqish

Qolgan elektronlar p-n o'tish joyiga tarqalib, o'z yo'qotilishining o'rnini to'ldirishga harakat qiladi va oxir-oqibat n-hududda ham tugaydi.

n-mintaqada elektronlarning yo'naltirilgan harakati
orqa metall kontakti, tashqi tomonga oqadi
sxema va p-mintaqa bilan aloqa qilish. P-mintaqasi bilan aloqa chegarasida
fotogeneratsiyalangan teshiklar bilan bu erga kelgan elektronlarning rekombinatsiyasi sodir bo'ladi.
p-n o'tishning tashqi zanjiri ochiq bo'lganda (1.5b-rasm) n-mintaqaga kiruvchi fotoelektronlar unda to'planib, manfiy zaryadlanadi. P-mintaqada qolgan ortiqcha teshiklar p-mintaqani ijobiy zaryad qiladi. Shunday qilib yaratilgan potentsial farq ochiq elektron kuchlanishdir
(Uxx), qutbliligi oldinga egilishga mos keladi p-n birikmasi.

Yorug'lik hosil qiluvchi tashuvchilarning oqimi fototokni hosil qiladi

(Iph). Uning qiymati fotogeneratsiyalangan tashuvchilar soniga teng, vaqt birligida p-n o'tish joyidan o'tish. Quyosh xujayrasidagi nol ichki ohmik yo'qotishlarda qisqa tutashuv rejimi (1.5a-rasm) p-n o'tishning nol kuchlanishiga ekvivalentdir, shuning uchun qisqa tutashuv oqimi (Is) fotooqimga (Iph) tengdir. . Yuksiz rejimda (1.5b-rasm) fotooqim "qorong'i" oqim (It) bilan muvozanatlanadi - egilish kuchlanishida (Uxx) paydo bo'ladigan p-n o'tish joyi orqali to'g'ridan-to'g'ri oqim. "Qorong'u" oqim ozchilik oqim tashuvchilarning rekombinatsiyasi bilan birga keladi (bu holda, p-hududida elektronlar).
Rekombinatsiyalar jarayonida elektron-teshik juftlarining potentsial energiyasi hv≈Eg bo'lgan fotonlarning emissiyasi orqali chiqariladi yoki kristall panjarani isitishga sarflanadi (1.5b-rasm). Shunday qilib, quyosh batareyasining yuksiz rejimi LEDlarning ishlash rejimiga, shuningdek, o'tkazish yo'nalishidagi rektifikator diodlariga teng.
Agar siz p-n birikmasiga o'zgaruvchan qarshilikni ulasangiz
yuk (1.5c-rasm), keyin undagi oqim yo'nalishi har doim fototokning (Iph) yo'nalishiga to'g'ri keladi va yuk oqimining o'zi (In) p-n o'tish orqali hosil bo'lgan oqimga teng bo'ladi. Yoritilgan p-n o'tish joyining yuk oqimi-kuchlanish xarakteristikasi (CVC).
(1.6-rasm) [3] shaklida yozilishi mumkin.



Bu erda U_n - yukdagi kuchlanish, p-n o'tish joyidagi kuchlanishga teng, V; In - yuk oqimi, A; I0 - to'yinganlik tok, A; I_ph – fototok, A; k – Boltsman doimiysi, 1,38∙10-23 J/K; T – mutlaq harorat, K; q - elektron zaryadining qiymati.
Maksimal quvvat quyosh batareyasi a nuqtasi bilan belgilangan rejimda bo'lganda olinadi
Rasm 1.6

1.6. rasm Quyosh batareyasining joriy kuchlanish xarakteristikasi

Quyosh batareyasining birlik maydonidan olinadigan maksimal quvvat quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi [3]:

Bu erda U_tmm - maksimal quvvat nuqtasidagi kuchlanish (a nuqtasi,

Rasm . 1.6), B; I_tmm - maksimal quvvat nuqtasidagi oqim (a nuqtasi,
rasm. 1.6), FF; – joriy kuchlanish xarakteristikasining to'ldirish koeffitsienti; qisqa tutashuv – I_q qisqa tutashuv oqimi, A; U_xx - ochiq zanjirli kuchlanish, V.

Quyosh xujayrasi xususiyatlari

• Ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish nol oqimda yuzaga keladigan quyosh batareyasi tomonidan ishlab chiqarilgan maksimal kuchlanishdir (1.7-rasm). Bu yorug'lik oqimi paydo bo'lganda p-n o'tishning kuchlanishining o'zgarishiga mos keladigan oldinga egilishga teng. Ochiq elektron kuchlanish odatda U_xx yoki bilan belgilanadi. Monokristalning ochiq zanjirli kuchlanishi
yuqori sifatli quyosh elementlari AM 1.5 sharoitida 730 mV ga etadi. Savdo qurilmalarida odatda 600 mVda bo'ladi. Quyosh batareyasining ochiq zanjirli kuchlanishi yorug'lik o'zgarishi bilan ozgina o'zgaradi.


1.7 Quyosh batareyasining joriy kuchlanish xususiyatlari va
ochiq elektron kuchlanish
Qisqa tutashuv oqimi - bu orqali o'tadigan oqim
kuchlanish nolga teng bo'lganda quyosh batareyasi (ya'ni qachon
quyosh batareyasi qisqa tutashgan) (1.8-rasm). Qisqa oqim
qisqa tutashuv odatda 𝐼kz yoki 𝐼𝑠𝑠 bilan belgilanadi. Bu yorug'lik hosil qiluvchi tashuvchilarni yaratish va ajratish natijasida yuzaga keladi. Ideal quyosh batareyasida, o'rtacha qarshilik yo'qotishlarga duchor bo'lgan holda, u yorug'lik oqimiga teng. Shuning uchun qisqa tutashuv oqimini quyosh batareyasi yaratishi mumkin bo'lgan maksimal oqim deb hisoblash mumkin. Bundan tashqari, u haq
yorug'lik intensivligiga mutanosib ravishda bog'liq.
• Amalda quyosh batareyasi kombinatsiya bilan ishlaydi
etarli quvvat ishlab chiqarilganda oqim va kuchlanish.
Ularning eng yaxshi kombinatsiyasi maksimal quvvat nuqtasi (MPP) deb ataladi, mos keladigan kuchlanish va oqim belgilanadi
𝑈_tmm va 𝐼_tmm.
• Hozirgi kuchlanish xarakteristikasining to'ldirish koeffitsienti
Quyosh batareyasining (volt-kuchlanish xarakteristikasi) (to'ldirish omili, FF). Qisqa tutashuv oqimi va ochiq tutashuv kuchlanishi quyosh batareyasidan olinadigan maksimal oqim va kuchlanishdir.
Biroq, ochiq tutashuv kuchlanishida va qisqa tutashuv oqimida quyosh batareyasining kuchi 0 ga teng.

1.8 Quyosh elementi va tokning joriy kuchlanish xarakteristikasi

qisqa tutashuv

To'ldirish koeffitsienti bilan birgalikda parametr

ochiq tutashuv kuchlanishi va qisqa tutashuv oqimi quyosh batareyasining maksimal quvvatini aniqlaydi. Quyosh batareyasining maksimal quvvatini ochiq tutashuv kuchlanishi va qisqa tutashuv oqimi mahsulotiga nisbati sifatida hisoblanadi.

bu erda 𝑈_TMM - maksimal quvvat nuqtasidagi kuchlanish (TMP),

IN; 𝐼_TMM – TMM da joriy, A; 𝑈_xx – ochiq zanjirli kuchlanish, V;
𝐼_sq – qisqa tutashuv oqimi, A.
Grafik jihatdan, to'ldirish koeffitsienti quyosh xujayrasi kvadratining o'lchovidir va to'rtburchakning ichiga yozish mumkin bo'lgan maksimal maydoniga teng.
joriy kuchlanish egri chizig'i (1.9-rasm).

To'ldirish omilining grafik tasviri quyosh batareyasining joriy kuchlanish xarakteristikasi (volt-amper xarakteristikasi).

Shuning uchun ikkita quyosh batareyasini solishtirish uchun qabul qilingan standart shartlarga diqqat bilan rioya qilish kerak. Quyosh xujayrasi samaradorligi elektr energiyasiga aylanadigan energiyaning ulushi sifatida aniqlanadi [3]:

Bu erda Pmax - quyosh batareyasining maksimal quvvati, Vt (formula (1.2)); P_pad - quyosh nurlanishining kuchi, Vt