Caratteristiche delle celle solari

C'è una sinergia naturale: gli esseri umani moderni hanno bisogno di energia e la luce solare è ovunque. Il trucco è quello di raccogliere quell'energia in modo utile ed efficace. Le celle fotovoltaiche sono progettate per fare proprio questo: convertono la luce solare in forma più versatile di energia, elettricità. Loro caratteristiche prestazionali sono un'indicazione di come e quanto bene, fanno quel lavoro.

Composizione

Le celle fotovoltaiche sono costituite da materiale semiconduttore che assorbe la luce solare e trasferisce l'energia del fotone di luce ad un elettrone, che quindi può alimentare un circuito elettrico. Le scelte per semiconduttori di massa includono silicio, germanio, tellururo di cadmio, rame indio rame e seleniuro di seleniuro di gallio.

Banda proibita e spettro di assorbimento

Semiconduttori di assorbire meglio quando l'energia nella luce che assorbono è appena sufficiente per trasferire loro elettroni da un stato di valenza localizzata a una banda di conduzione nel semiconduttore, dove sono liberi di muoversi. Ogni materiale ha valenza specifico e le energie di banda di conduzione; la differenza tra loro è chiamata il bandgap. L'energia trasportata in un fotone dipende dalla sua lunghezza d'onda. Ogni materiale è in grado di assorbire diverse lunghezze d'onda migliore.

Efficienza quantica

Efficienza quantica (QE) è una misura di quanto bene un semiconduttore trasferisce energia da fotoni in elettroni. È dato in per cento, quindi un QE di 87 per cento significa che 87 fuori ogni 100 fotoni è assorbita dagli elettroni all'interno del semiconduttore. QE di un semiconduttore è migliore quando un fotone ha un'energia appena sopra l'energia di banda proibita del semiconduttore, quindi QE varierà con lunghezza d'onda. Una curva QE mostrerà l'efficienza di assorbimento su tutto lo spettro solare intero.

Efficienza di conversione

Purtroppo, non ogni elettrone che assorbe l'energia è disponibile per alimentare un circuito. Alcuni "ricombinare," che significa che cadono per la fascia di Valenza, dando loro energia e sempre legato a un atomo specifico ancora una volta. Alcuni crash in altri atomi lungo la strada, dando loro energia sotto forma di calore--resistenza elettrica in semiconduttore e i contatti elettrici è il colpevole qui.

La curva I-V

La quantità massima di una cella solare può mettere fuori di potenza è determinata misurando le prestazioni in circuito diversi carichi. La corrente massima (I) è messo fuori quando non esiste alcun carico; la tensione massima (V) si accumula quando c'è un circuito aperto, cioè, nessuna connessione a tutti. Da qualche parte tra questi due estremi è un punto dove la corrente volte la tensione è al massimo. Potenza è il prodotto di corrente e tensione, quindi questo punto è chiamato il punto di massima potenza.