Page 30 - Administrator__9_2018
P. 30
fotowoltaika
fotowoltaika
wybrane metody pomiarów
charakterystycznych parametrów
półprzewodnikowych ogniw
fotowoltaicznych ze złączem p-n
mgr inż. Przemysław Korasiak – Politechnika Opolska
Ogniwa fotowoltaiczne PV (ang. photovoltaic) przetwarzają energię promieniowania sło-
necznego bezpośrednio na prąd elektryczny i jest to tzw. konwersja helioelektryczna.
Zbudowane są z domieszkowanych materiałów półprzewodnikowych o przewodno-
ści typu n oraz typu p, na styku których powstaje złącze p-n. Bezpośrednio w obszarze
przyzłączowym, w wyniku rekombinacji nośników większościowych, tworzy się obszar
ładunku przestrzennego, tzw. bariera potencjałów (obszar zubożony), powstrzymująca
proces dalszej rekombinacji.
romieniowanie świetlne o ener- na kontaktach elektrycznych (elek-
Pgii większej od wartości energii trodach) ogniwa. I P Rys. P . Korasiak
przerwy energetycznej danego pół- I G I S I SH R S
przewodnika uwalnia elektrony normy oraz procedury Φ
z pasma walencyjnego do pasma prze- pomiarowe PV U J R SH U P R O
wodnictwa. Energię kwantu promie-
niowania fali świetlnej E, o częstotli- Proces charakteryzacji ogniw fo-
wości v, określa zależność: towoltaicznych polega na pomiarze
charakterystyki napięciowo-prądowej Rys. 1. Jednodiodowy model zastępczy ogniwa PV
E = hv (1)
(U-I) jasnej, U-I ciemnej, mocy mak-
gdzie: symalnej MPP (ang. Maximum Power
–34
h – stała Plancka = 6,63·10 , w [J·s]. Point), napięcia i prądu maksymalne- I P Rys. P . Korasiak
Konwersja energii świetlnej na go U M i I M dla punktu mocy maksy- I G R S
prąd elektryczny zachodzi w struk- malnej, współczynnika wypełnienia Φ I S1 I S2 I SH
turze krystalicznej półprzewodnika. charakterystyki FF (ang. Fill Factor), PV U J R SH U P R O
Złącze p-n rozdziela dodatnie i ujem- napięcia obwodu otwartego U OC (ang.
ne nośniki prądu, co powoduje po- open circuit), natężenia prądu zwar-
wstanie napięcia fotowoltaicznego cia I SC (ang. short circuit). Z otrzyma-
nych danych pomiarowych oblicza- Rys. 2. Dwudiodowy model zastępczy ogniwa PV
streszczenie na jest sprawności konwersji η oraz
inne parametry. STC (ang. Standard Test Conditions) nitu równikowego. Widmo promie-
W artykule przedstawiono wybrane me-
tody pomiarów parametrów elektrycz- Warunki pracy ogniwa podczas [1]. Warunki te są następujące: natęże- niowania global zawiera część skła-
–2
nych półprzewodnikowych ogniw foto- przeprowadzanych testów muszą nie strumienia świetlnego 1000 Wm dową promieniowania rozproszonego
woltaicznych. Omówiono w skrócie bu- być dokładnie określone i kontrolo- (jednostka 1 Sun), rozkład spektrum i bezpośredniego (ang. Direct). Szcze-
dowę ogniwa, zjawisko konwersji promie-
niowania słonecznego na prąd elektrycz- wane. Należą do nich: powierzchnia 1,5 G (ang. Global), temperatura ogni- góły zawierają normy: amerykańska
ny, przedstawiono obwód zastępczy oraz całkowita lub wydzielona część po- wa 25°C. Termin Global oznacza, że ASTM G 173 i europejska IEC 64904-
charakterystyki napięciowo-prądowe U-I. wierzchni ogniwa, temperatura og- promieniowanie świetlne ma spek- 3 [2] [3]. Opracowane standardy mają
Omówiono układ stanowiska pomiarowe-
go oraz wybrane metody pomiarów cha- niwa oraz natężenie i rozkład spek- trum widma takie, jak zmierzone na przede wszystkim zapewnić dokład-
rakterystyk jasnych, ciemnych i rezystan- tralny strumienia światła oświetla- poziomie morza, padającego na pła- ność, prostotę i powtarzalność wyko-
cji szeregowej. Celem artykułu jest przy- jącego powierzchnię badanego ogni- ską powierzchnię skierowaną na po- nywanych pomiarów w laboratoriach
bliżenie zagadnienia metodyki pomiarów
wybranych cech charakterystycznych wa. W tym celu opracowano system łudnie, nachyloną do płaszczyzny po- badawczych, jak również na etapie
półprzewodnikowych ogniw fotowolta- badania ogniw słonecznych w warun- ziomej pod kątem 37° dla położenia produkcji w zakładach wytwórczych
icznych ze złączem p-n.
kach odniesienia i przyjęto nazwę słońca pod kątem 48,2° względem ze- ogniw i modułów PV.
www.elektro.info.pl nr 9/2018
70
