太陽電池。スキーム、説明

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太陽電池。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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私たちの多くは、太陽光から電気を得る方法が約 130 年前から知られていたことを疑っていません。光電効果は、1839 年にエドモンド・ベクレルによって初めて観測されました。この偶然の発見は、1873 年にウィロビー・スミスがセレン板に光を照射したときの同様の効果を発見するまで気付かれませんでした。彼の最初の実験は完璧にはほど遠いものでしたが、半導体太陽電池の歴史の始まりとなりました。新しいエネルギー源を求めて、今日の太陽光発電コンバーターの先駆者となったベル研究所でシリコン太陽電池が発明されました。太陽電池が比較的高度な完成度に達したのは、50 年代初頭のことでした。

太陽電池 (PEC) のエネルギー変換は、太陽放射にさらされたときの不均一な半導体構造の光起電力効果に基づいています。このページでは、この難しい現象の物理学に入るという目標を設定していないため、問題の実際的な側面について簡単に説明します.

太陽電池のエネルギーは、他の電源のエネルギーと同じように使用できますが、太陽電池は短絡を恐れないという違いがあります。それらのそれぞれは、与えられた電圧で特定の電流強度を維持するように設計されています。しかし、他の電流源とは異なり、太陽電池の特性は、その表面に当たる光の量に依存します。たとえば、着信クラウドは出力電力を50％以上削減できます。さらに、技術体制の逸脱は、XNUMXつのバッチの要素の出力パラメータの広がりを伴います。したがって、太陽光発電コンバータを最大限に活用したいという願望は、出力電流によってセルを分類する必要性につながります。「群れ全体を台無しにするお粗末な羊」の実例として、次のことが挙げられます。直径がはるかに小さいパイプ部分を大径の水道管の切れ目に切り、その結果、水流が大幅に増加します。下降。太陽電池の不均一な出力パラメータの連鎖でも、同様のことが起こります。

シリコン太陽電池は非線形デバイスであり、その動作はオームの法則のような単純な式では説明できません。代わりに、要素の特性を説明するために、わかりやすい曲線のファミリーを使用できます - 電流 - 電圧特性 (CVC)

太陽電池

0.6 つのエレメントが発生する開放電圧は、XNUMX つのバッチ内でエレメントから別のエレメントに移動したり、メーカーから別のメーカーに移動したりすると、わずかに変化し、約 XNUMX V です。この値は、エレメントのサイズに依存しません。現在とは状況が異なります。それは、光の強度と、その表面積を指す要素のサイズに依存します。

サイズが 100 * 100 mm のエレメントは、サイズが 100 * 10 mm のエレメントよりも 10 倍大きいため、同じ照明下では 100 倍の電流が流れます。

要素をロードすることにより、出力電力の電圧への依存性をプロットでき、図 2 に示すものと同様のものを得ることができます。

太陽電池

ピーク電力は約 0,47 V の電圧に相当します。したがって、太陽電池の品質を正確に評価し、同じ条件下でセルを相互に比較するには、太陽電池に負荷をかける必要があります。出力電圧は0,47 Vです。作業用のソーラー素子を選択したら、はんだ付けする必要があります。シリアルエレメントには、導体をはんだ付けするように設計された集電グリッドが装備されています。

電池は任意の組み合わせで作ることができます。最も単純なバッテリーは、直列に接続されたセルのチェーンです。チェーンを並列に接続して、いわゆる直並列接続を取得することもできます。

太陽電池の動作における重要なポイントは、その温度体制です。エレメントが 25 度より XNUMX 度高く加熱された場合^оそれにより、0,002 Vの電圧が失われます。 0,4%/度。図 3 は、温度に対する CVC 曲線のファミリーを示しています 25^о Cおよび60^о C.

太陽電池

明るい晴れた日には、要素は 60 ～ 70 まで熱くなります。^оそれぞれ0,07〜0,09 Vを失います。これが太陽電池の効率低下の主な原因であり、セルによって生成される電圧の低下につながります。

現在、従来の太陽電池の効率は 10 ～ 16% の範囲です。これは、標準条件下で 100 * 100 mm のサイズの要素が 1 ～ 1,6 ワットを生成できることを意味します。

以下は、世界中の要素の認証の標準条件として認識されています。

- 照度 1000 W/m²

- 温度 25^оС

-スペクトルAM1,5（緯度45での太陽スペクトル^о)

出版物：alternativenergy.ru

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