резистор R; в) вольт-амперная характеристика (кривая 1 – темновой режим, 2
– режим освещения; IV квадрат соответствует фотовентильному режиму
работы
Если
солнечный свет с энергией кванта, равной или превышающей Е
g
,
падает на n-слой р-n перехода, то в обедненной
области образуются
электронно-дырочные пары. Существующее в этой области внутреннее
электрическое поле заставляет электроны двигаться по направлению к n-
области, а дырки к р-области. Если имеется цепь нагрузки, то в ней под
действием света возникает некоторый ток J
св
.
Будем считать, что при отсутствии
освещения солнечный элемент
имеет ВАХ идеального диода (
e
kT
Т
):
1
*
т
U
s
e
J
J
(1)
Если подать освещение, то:
св
U
s
J
e
J
J
т
1
*
(2)
Причем, знак тока J
св
взят отрицательно, так он создан неосновными
носителями и направлен в противоположную сторону. На рис.la показана
ВАХ солнечного преобразователя, полученная из характеристики в темновом
режиме
вычитанием величины J
св
.
Из формулы (2) можно найти напряжение, которое возникает в
разомкнутой цепи (режим холостого хода) при J= 0:
s
св
т
s
св
т
Х
J
J
J
J
U
ln
1
ln
(3)
и ток короткого замыкания при U= 0:
св
кз
J
J
(4)
СКФУ_ИЭЭиН_ТН
При подключении к освещенному переходу нагрузочного резистора в
переходе возникает фото-ЭДС, значение которой меньше U
х
. Через переход
протекает диффузионный ток:
т
U
s
дф
e
J
J
*
, а
дф
s
св
н
J
J
J
J
или
s
н
св
т
н
J
J
J
U
1
ln
*
(5)
Учитывая внутреннее сопротивление преобразователя r для
напряжения на нагрузке, имеем:
s
н
св
н
н
т
н
J
J
J
R
r
R
U
1
ln
*
*
(6)
Мощность в нагрузке:
s
н
св
н
н
н
т
н
н
J
J
J
R
r
J
R
U
J
P
ln
*
*
*
(7)
Условие
максимума мощности
0
н
dU
dP
:
м
св
м
s
м
св
J
J
J
J
J
J
ln
(8)
где J
м
– ток, удовлетворяющий условию максимуму мощности.
Задачи
1. Построить зависимость P(Rн) и определить точку максимума и
соответствующее значение Rн.
2. Как определить значения Uх и Jкз (при использовании резистора с
минимальным номиналом).
3. Вычислить значения Jсв и Js в соответствии с формулами (3, 4).
4. Рассчитать внутреннее сопротивление r.
5. Решить графическим способом уравнения (8) для определения тока
Jм.
СКФУ_ИЭЭиН_ТН
6. Построить зависимость мощности выделяемой на нагрузки от
величины сопротивления нагрузки Р(R
H
).
7. Рассчитать площадь солнечной батареи для подключения нагрузки
мощностью 1000 Вт
расположенной на экваторе, если коэффициент
преобразования равен 20%.
8. Рассчитать площадь солнечной батареи для подключения нагрузки
мощностью 200 Вт
расположенной в космосе, если коэффициент
преобразования равен 10%.
9. Рассчитать площадь солнечной батареи для подключения нагрузки
мощностью 2000 Вт расположенной в космосе, если коэффициент
преобразования равен 50%.
10. Рассчитать площадь солнечной батареи для подключения нагрузки
мощностью 3000 Вт расположенной на экваторе, если коэффициент
преобразования равен 25%.
Do'stlaringiz bilan baham: