Тізбектің фотоэлектірлік қасиеттері.

Фотоэлементтерді басқада түрлендіргіштер сияқты электрэнергиясын алуға қолдануға болады. Эквиваленттік диаграммада генератордың негізгі макроскопиялық сипаттамалары келтірілген (7.14 сурет).

Құрылғыдағы токтың бағыты фотоэлементтегі токтың оң бағытымен сәйкес келеді. Тұрақты радиациялық ағында вольт-амперлік сипаттаманың ассиметриялы болуы темновой токтың I_D болуымен анықталады(7.15 сурет). Бұл диодты сипаттама аумағына қатысты, бұл жерде V-оң, ал I-тері (7.8 және 7.1 сурет).

Егер сәлелену мен жүктеме кедергісі өзгерген кезде V және I мәндерін максимал қуат сызығымен сәйкес келетіндей ұстап тұрсақ (7.15 сурет), максимум энергия алуға болады. Бұл 25% V_oc тұрақты шегіндегі кернеуге сәйкес келеді. Таза омдық жүктемеге қарағанда, жүктемедегі кернеу төмендеуі тізбектегі ток күшіне байланысты, аккумуляторлық батарея үшін ток күші өзгерген кезде потенциалдар айырмасы тұрақты болады деуге болады. Сондықтан аккумуляторлық батарея үшін V және I мәндері вольт-амперлік сипаттамадағы максимал қуат сызығына жақын болатындай реттеуге болады. Бұған қарамастан ЭҚК батареялары зарядқа байланысты 10%-ға өзгеріп отырады, сондықтан кез-келген жүктемеде, сондай-ақ аккумуляторлық батареяларда. Максимал қуат бойынша жүктемені реттеу құрылғыларын қолдану ең тиімді параметрлерді алуға мүмкіндік береді. Бұл құрылғылар тұрақты түрлендіргіштер. Ондай құрылғыларды тізбекте қолдану әр түрлі жарық түсу кезінде жүктеменің пайдалы қолданылуы максимал шығу қуатының 95%-на жеткізуге болады.

Эквивалентті диаграммадан (7.14 сурет)

(7.17) Ескере отырып қараңғылық тогы (темновой ток) үшін теңдеу жазамыз:

Кремний үшін

Шынайы белгілерді нақты сипаттау үшін идеалдық коэффиценті А белгіленген. Барлық фотоэлементтер үшін А мәнінің үлкен болуы вольт-амперлік сипаттамада үлкен иірімнің пайда болуына алып келеді және максимал қуатты төмендетеді. Бұл эффект қосымша фактор деп аталады. Бұл кристал кемшіліктерінде (дефект) электрондар мен кемтіктердің қайта әрекет ету процессінің көбеюінен

Фотоэлементтің қызуы вольт-амперлік сипаттамадағы өзгерудерге сәкес V_oc –ның төмендеуі мен I_sc –ның өсуіне алып келеді. элемент материалының температурасы көбейгенде R_sh азаяды (негізінен шексіз үлкен болады) және R_s азаяды (мүмкіндігінше аз болады). Эмпириялық қатынас, сәулелену кезінде кремнийлік элементке қызудың әсерін сипаттайды 1кВт/м²,

анықтамалық температура(реперная температура) материалдың температурасы; температуралық коэффиценттер:

Температураның көтерілуі нәтижсінде қуаттың төмендеуіне әкеледі. Кремнийлік фотоэлемент үшін эмпирикалық байланыс (зависимость)

Эквивалентті тізбекті зерттегенде, энергия алу үшін келесі шарттар орындалуы керек:

1.I_L тогы максимал болуы керек. Бұл орындалу үшін, мысалы, егер потенциалдық барьер аймағындағы фотондардың жұтылуы кезіндегі фотондар шығынын азайтсақ, беттік шағылу коэффицентін төмендетсек, донорлар концентрациясын көбейтсек және қайта әрекет ету орталықтарының концентрациясын төмендетсек қол жеткізуге болады.

2.Қараңғылық тогы I_D (темновой ток) минимал болуы керек (донорлардың жоғары концентрациясы әсерінен).

3.R_sh кедергі мүмкіндігінше жоғары болуы керек. Оны фотоэлемент бетін өңдеу арқылы аламыз.

4.R_s кедергі аз болуы керек. Оған қол жеткізу үшін, мысалы, тасымалдаушылардың электрлік байланыстарға жүрген жолдарының аз ұзындықтарында және төмен кедергісі бар байланыстар мен жүктемелерді қолданғанда.

5.Оптималды қуат алу үшін шарты орындалады.

Күн элементтері батареясы паралель жалғанған модульдер комбинациясынан тұрады. Әр модуль өз кезегінде паралель жалғанған фотоэлементтер комбинациясынан тұрады. Ал әрбір фотоэлементті паралель жалғанған беттік элементтер құрайды (7.16 сурет). Модульдің ашық тізбек байланыстарында кернудің максимал төмендеуі шамамен 15В, модуль арқылы өтетін максимал ток 1,5А шамасында. Егер элементтердің біреуі істен шықса немесе жарықтың әртүрлі концентрациясы әсерінен беткі қабатқа бір келкі сәуле түспесе, көлеңке түссе, онда бұл жағдайда фотоэлемент тура немесе кері ығысу диод режимінде жұмыс істейді, және қатты қызуы мүмкін. Бұның алдын алу үшін тұйықтағыш (шунтирующий) диод орнату қажет. Бірақ күн элементтерін өндірістік жағдайда дұрыс қолдансақ, олар ұзақ уақыт қызмет етеді. Жобаланған қызмет ету уақыты 20 жылдай.