La conversión de la energía solar
Fundamentos Fisicos
Un diodo semiconductor con unión PN (celda fotovoltaica, respectivamente. celda PV) es un conocido dispositivo. Voltio-amperios sus características en la oscuridad es
donde I es la corriente a través del diodo, I0 es la inversa de diodos actuales, e es la carga elemental, U es el voltaje, k es la constante de Boltzmann, T es la temperatura y es el coeficiente de idealidad del diodo, e es la base de el logaritmo natural de e = 2,71 (Fig. 1)
Figura 1 Dark I-U característico de los semiconductores con diodo de unión PN
El diodo cambios a la luz en una fuente de tensión electromotriz (y la correspondiente fuente de corriente) εphoto ~ Iphoto, que se genera como resultado de la radiación, por lo que el volt-ampere (I-U) se caracteriza por cambios en su forma
y las correspondientes características UI bajo la iluminación de tres intensidades de luz L están en la Figura 2. Conversión de energía radiante en la energía eléctrica es un complejo fenómeno físico. Eficiencia de la conversión de la energía radiante en la energía eléctrica o la relación de la energía eléctrica
Pel =
Im Um a partir de la celda (
Im and
Um son los actuales y el voltaje de la celda fotovoltaica para una potencia máxima en la carga externa) y el P (la potencia de la radiación solar) se define como
Figura 2 Ejemplo de UI características de una verdadera celda fotovoltaica, a la luz - 0.4 L, 0.7 L and 1.0 L.
Isces un corto - circuito en la celda,
Uoc tensión en circuito abierto,
Um y
Im actual y que corresponde a la máxima tensión energía eléctrica de la celda fotovoltaica
Pm
Eficiencia de conversión puede ser expresada por medio de la eficiencia parcial
cuando
ηr =
Pabs/
Prad = 0,70 s una relación de la potencia de la radiación reflejada en el poder de la caída de radiación (en promedio, del coeficiente de reflexión de silicio es de
R = 0,30 [1]),
ηe = 1-
T/
Ts es la eficiencia del ciclo de Carnot de calor, cuando
T = 300 K and
Ts = 6000 K son la temperatura ambiente y temperatura del Sol ,
ηe = 1-
T/
Ts = 0.95;
ηp = 0,42 [2] es un contribución a la eficiencia (Fig. 3) afectados por la no adaptación de silicio a la del espectro de la radiación solar (como puede verse en la siguiente imagen, lo que indica claramente que el material óptimo para la conversion solar es CdTe semiconductores, silicio amorfo o una a-Si).por último
ηel, ue es una contribución a la eficiencia acumulativo electrónica dada por los parámetros de la celda fotovoltaica, accesible para las mediciones.
Donde
Isc que es un corto-circuito a través de la celda que puede ser influenciado principalmente por la optimización de las propiedades de transporte, la flexibilidad, la celda de la geometría y el ancho de una capa activa,
Uoc voltaje de circuito abierto que mi ser influenciada por la elección de los materiales y FF es el llamado factor de llenado de la celda fotovoltaica dada por la calidad de los contactos y la morfología de los materiales y también depende de la resistencia de un semiconductor capa activa. La eficiencia de células fotovoltaicas contemporáneos van desde 1-30 %.
Figura 3 La dependencia de la eficacia teórica de la celda fotovoltaicas sobre el bandgap ΔW de los semiconductores, c-Si-silicio cristalino, a-Si silicio amorfo.
Igualmente significativa es la relación entre la corriente de cortocircuito en la celda Isc y la tensión en circuito abierto Uoc
La carga óptima
Literatura
- R. Bonnefille and J. Robert, Principes generaux des convertisseurs directs d energie, Dunod, Paris, 1971.
- J. R. Chelikowsky and M. L Cohen.: Phys. Rev. B14, 2 556-582 (1976).
- D. Halliday - R. Resnick – J. Walker: Fyzika, Vysoké učení technické v Brnĕ – Nakladatelství VUTIUM, 2000, ISBN 80-214-1868-0
