PIN QUANG ĐIỆN

Chương 4: Quang điện (pin mặt trời) Giới thiệu Lịch sử pin quang điện trở lại đến năm 1839, Becquere phát hiệu ứng quang điện, công nghệ có sẵn kỷ 19 để khai thác khám phá Tuổi bán dẫn bắt đầu khoảng 100 năm sau Sau Shockley phát triển mô hình cho pn đường giao nhau, Bell Laboratories sản xuất tế bào mặt trời năm 1954, hiệu quả, chuyển đổi ánh sang thành điện, khoảng 5% Quang điện cung cấp tính linh hoạt cao số công nghệ lượng tái tạo Về mặt lý thuyết, hệ thống PV bao gồm toàn nhu cầu điện hầu giới 2/70 Giới thiệu Trên giới, công suất lắp đặt quang điện chia sẻ điện tạo PV thấp, ấn tượng thị trường tăng trưởng Môi trường trị tầm quan trọng chương trình giới thiệu thị trường xác định tương lai công nghệ 3/70 Hiệu ứng hình ảnh Ánh sáng, với lượng photon nó, cung cấp lượng để đưa electron lên mức lượng cao Năng lượng photon cho theo: Đủ lượng để đưa electron quay quanh E∞ gọi lượng ion hóa (hiệu ứng quang điện bên ngoài) Tế bào quang điện chủ yếu chuyển đổi cho photon điện ánh sáng nhìn thấy được, tia cực tím hồng ngoại, đó, nội hiệu ứng hình ảnh xác định ảnh hưởng ánh sáng tế bào lượng mặt trời 4/70 Hiệu ứng hình ảnh - Vùng đầy đủ chiếm cao gọi vùng hóa trị - Vùng cao tiếp theo, mà phần chiếm đóng hoàn toàn trống rỗng, gọi vùng dẫn - Không gian VB CB gọi vùng cấm - Khoảng cách lượng vùng gọi vùng khoảng cách 5/70 Hiệu ứng hình ảnh Quang điện (PV) tế bào làm vật liệu đặc biệt gọi chất bán dẫn silicon, sử dụng phổ biến Về bản, có ánh sáng chiếu vào tế bào, số phần hấp thụ vật liệu bán dẫn Điều có nghĩa lượng hấp thụ ánh sáng chuyển giao cho bán dẫn Năng lượng electron lỏng lẻo, cho phép chạy tự 6/70 Hiệu ứng hình ảnh Mỗi tế bào PV có điện trường Nếu điện trường, tế bào không hoạt động, vùng tạo silicon loại N loại P liên lạc Tại vùng giao nhau, electron lỗ trống kết hợp với tạo thành rào cản, đạt tới cân bằng, điện trường tách hai bên hình thành Hoạt động điện trường diode 7/70 Hiệu ứng hình ảnh Khi ánh sáng, dạng photon, chạm tế bào lượng mặt trời, lượng giải phóng cặp electron - lỗ trống Mỗi photon có đủ lượng giải phóng điện tử, kết lỗ trống giải phóng Nếu điều xảy gần đủ với điện trường, electron tự lỗ trống xảy di chuyển phạm vi ảnh hưởng nó, từ trường gửi điện tử đến phía bên N lỗ trống đến phía bên P Điều làm gián đoạn điện trung lập, cung cấp dòng bên đường dẫn, electron chạy qua đường dẫn bên ban đầu (loại P) để gắn kết với lỗ trống điện trường gửi đó, làm công việc cho đường Những electron cung cấp dòng điện, điện trường tế bào gây điện áp 8/70 Nguyên tắc pin mặt trời Không phải tất lượng photon có bước sóng gần vùng cấm biến đổi thành điện Bề mặt tế bào lượng mặt trời phản ánh phần ánh sáng tới, số lan truyền qua tế bào lượng mặt trời Hơn nữa, electron kết hợp lại với lỗ trống Các phản ứng quang phổ cho bởi: 9/7 Nguyên tắc pin mặt trời 10/70 56/70 Mô hình pin mặt trời Hai mô hình diode không kỳ hạn có kỳ hạn mở rộng 57/70 Mô hình pin mặt trời Dòng ngắn mạch Điện áp hở mạch 58/70 Mô hình pin mặt trời Power Point tối đa 59/70 Hệ số điền đầy hiệu Các điểm công suất tối đa liên quan đến tối đa điện áp dòng điện cách xác định tham số gọi yếu tố điền Các yếu tố làm (FF) hình chữ nhật tối đa phù hợp với đường cong IV pin mặt trời FF tham số đo số lượng tính toán Hiệu pin mặt trời: 59/70 Ảnh hưởng nhiệt độ Hiệu hoạt động pin lượng mặt trời bị ảnh hưởng nhiệt độ điện áp pin lượng mặt trời giảm nhiệt độ tăng Sự giảm nhiệt độ phụ thuộc vào điện áp mạch hở vùng cấm vật liệu sử dụng để làm cho tế bào lượng mặt trời Pin mặt trời có điện áp cao nhạy cảm với nhiệt độ cao Pin mặt trời màng mỏng tương đối nhạy cảm với nhiệt độ để cải thiện thông số vật liệu 61/70 Thông số ước tính Diode dòng bão hòa Điện kháng song song Điện kháng nối tiếp 62/70 Mô-đun quang điện 63/70 Mô-đun quang điện 64/70 Mô-đun quang điện Kết nối tế bào lượng mặt trời gây tổn thất điện đáng kể điểm hoạt động tất mô-đun không giống hệt Kể từ tế bào lượng mặt trời có hàng loạt kết nối, giảm dòng điện tế bào lượng mặt trời giới hạn dòng điện loạt chuỗi kết nối Thay vào tất tế bào lượng mặt trời ngắn mạch, điện áp tạo 65/70 Mô-đun quang điện 66/70 Mô-đun quang điện Điện áp pin lượng mặt trời “unshaded” bỏ qua pin lượng mặt trời “shaded” Nguồn giảm pin lượng mặt trời “shaded” tạo nung cục bộ, gây tổn thương vĩnh viễn tế bào mô-đun pin lượng mặt trời 67/70 Mô-đun quang điện Thiệt hại không phù hợp giảm thiểu cách chèn diode nhiều pin lượng mặt trời 68/70 Mô-đun quang điện 69/70 Mô-đun quang điện 70/70 [...]... nồng độ cao 31/70 Hiệu quả pin mặt trời Hai phím yếu tố quyết định hiệu quả pin mặt trời: Hiệu quả tối đa được xác định bởi vật chất vùng cấm: vùng cấm cao có điện áp cao và dòng điện thấp Thực tế hiệu quả phụ thuộc vào công nghệ và chi phí của các phương pháp chế tạo, với quy trình chi phí cao cho hiệu quả cao hơn 32/70 Loại pin mặt trời 33/70 Loại pin mặt trời 34/70 Công nghệ pin mặt trời Chiếm ưu thế... hướng đánh giá cao điện trở điện, dẫn đến thiệt hại điện kháng nội bộ lớn Giải pháp là cho phép lớp CdTe nội tại (nghĩa là, không loại p cũng không phải loại n, nhưng tự nhiên), và thêm một lớp loại p kẽm telluride (ZnTe) giữa CdTe và tiếp xúc điện Khi nói đến việc tạo ra tế bào CdTe, một loạt các phương pháp có thể, bao gồm cả closedspace (không gian kín) thăng hoa, electrodeposition (mạ điện) , và lắng... ưu điểm so với các vật liệu khác mà làm cho chúng hấp dẫn để sử dụng điện năng lượng mặt trời, hoặc quang điện (PV), các hệ thống Hôm nay, silicon vô định hình là phổ biến trong các thiết bị tiêu dùng năng lượng mặt trời có yêu cầu điện năng thấp, chẳng hạn như đồng hồ đeo tay và máy tính 20/70 Loại pin mặt trời (Silicon) Silicon vô định hình Silicon vô định hình hấp thụ bức xạ mặt trời 40 lần hiệu... và oxit dẩn trong suốt 24/70 Loại pin mặt trời (Đa tinh thể màng mỏng) Cấu trúc tế bào Thin-Film Không giống như hầu hết các tế bào đơn tinh thể, một thiết bị màng mỏng điển hình không có một kim loại lưới điện cho các tiếp xúc điện Thay vào đó, nó sử dụng một lớp mỏng oxit dẩn trong suốt, chẳng hạn như oxit thiếc Những oxit được đánh giá cao độ trong suốt và dẩn điện rất tốt Một lớp phủ chống phản... phí quang điện Lợi thế kinh tế khác là nó có thể được sản xuất ở nhiệt độ thấp hơn và có thể được lắng đọng trên chi phí thấp, ví dụ như: nhựa, thủy tinh và kim loại Điều này làm cho silicon vô định hình có lý tưởng cho việc xây dựng các sản phẩm tích hợp PV như một trong những thể hiện trên các hình ảnh Và những đặc điểm này làm cho silicon vô định hình màng mỏng là vật chất hàng đầu PV 21/70 Loại pin. .. thường có thể là khá cao, đặc biệt là trong các ứng dụng tập trung GaAs cho phép linh hoạt tuyệt vời trong pin di động GaAs là có khả năng chịu thiệt hại bức xạ Điều này, cùng với hiệu quả sử dụng cao, GaAs mong muốn cho các ứng dụng không gian 30/70 Loại pin mặt trời (Đơn tinh thể màng mỏng) Pin mặt trời GaAs Một trong những lợi thế lớn nhất của gallium arsenide và các hợp kim của nó làm vật liệu... (heterojunction) đến lớp hấp thụ Lớp hấp thụ dưới cửa sổ, thường là pha tạp loại p, phải có một khả năng hấp thụ cao (khả năng hấp thụ các photon) cho dòng điện cao và vùng cấm phù hợp để cung cấp một điện áp tốt Tuy nhiên, nó thường dày chỉ 1 đến 2 micron 26/70 Loại pin mặt trời (Đa tinh thể màng mỏng) Copper Indium Diselenide (CIS) Đồng indium diselenide (CuInSe2 hoặc "CIS") có hấp thụ rất cao, điều đó có nghĩa... dụng: đơn tinh thể (chi phí cao hơn, hiệu quả cao hơn) và đa tinh thể (hiệu quả thấp hơn, chi phí thấp hơn) 35/70 Công nghệ pin mặt trời Công nghệ sản xuất xác định một loại vật liệu có thể đạt hiệu quả lý thuyết Công nghệ chế tạo phát triển cho các thiết bị điện tử khác (IC, thiết bị quang học) cho hiệu quả cao, nhưng chi phí cao do chi phí dựa trên khu vực cao IC công nghệ xử lý cho 24,7% 36/70 ... mỏng là vật chất hàng đầu PV 21/70 Loại pin mặt trời (Đa tinh thể màng mỏng) Một trong những khám phá khoa học của ngành công nghiệp máy tính bán dẫn cũng có tiềm năng rất lớn trong ngành công nghiệp quang điện (PV): công nghệ màng mỏng Những "phim mỏng" xuất phát từ phương pháp được sử dụng để gửi những phim, không phải từ độ mỏng của phim: tế bào phim mỏng gửi vào rất mỏng, lớp liên tiếp của các nguyên... vật liệu chất nền linh hoạt 22/70 Loại pin mặt trời (Đa tinh thể màng mỏng) Lắng động Thin-Film (màng mỏng) Một số kĩ thuật lắng khác nhau có thể được sử dụng, và tất cả có khả năng ít tốn kém hơn so với tốc độ tăng trưởng phôi kỹ thuật cần thiết cho tinh thể silicon Chúng ta có thể phân loại kỹ thuật lắng đọng vào lắng đọng hơi vật lý, lắng đọng hóa hơi, lắng đọng điện hóa, hoặc kết hợp, và cũng giống