2 CHƯƠNG
3.1.1 Điều kiện môi trường
Yếu tố đầu tiên để chương trình có thể bắt đầu là điều kiện môi trường hoạt động của thiết bị.
Nguồn năng lượng từ mặt trời là nguồn năng lượng thiết yếu cho sự sống trên Trái đất. Nó quyết định nhiệt độ bề mặt trái đất và cung cấp nguồn năng lượng thiết yếu điều khiển hệ thống và chu trình sống tự nhiên toàn cầu. Một số những hành tinh khác cũng có nguồn năng lượng khổng lồ dưới dạng tia X hoặc sóng radio, tuy nhiên mặt trời có thể tạo ra phần lớn các nguồn năng lượng như là ánh sáng hữu hình. Tuy nhiên, ánh sáng hữu hình chỉ thể hiện ở một đoạn của dải quang phổ phóng xạ. Đặc
biệt, tia cực tím và tia hồng ngoại cũng là 1 phần quan trọng của dải quang phổ mặt trời.
Hầu hết, mặt trời tạo ra năng lượng ở bước sóng từ 2x10-7m tới 4x10-6 m. Hầu hết năng lượng này nằm ở khu vực ánh sáng hữu hình. Mỗi bước sóng tương ứng với tần suất và năng lương: bước sóng càng ngắn, tần suất càng cao và năng lượng càng lớn (thể hiện bằng eV). Ánh sáng đỏ nằm cuối giới hạn nguồn năng lượng thấp của dải quang phổ hữu hình và ánh sáng tím nằm cuối giới hạn nguồn năng lượng cao mà ở đó 1 nửa lại là nguồn năng lượng ánh sáng đỏ. Ở những phần vô hình của dải quang phổ, phóng xạ ở khu vực tia cực tím gây tổn hại cho da hơn là những khu vực hữu hình. Tương tự như vậy, phóng xạ ở khu vực tia hồng ngoại mà chúng ta cảm giác nóng sẽ ít năng lượng phóng xạ hơn ở khu vực hữu hình.
PMT tương tác khác nhau ở những bước sóng, ánh sáng và màu sắc khác nhau. Ví dụ, silicon kết tinh có thể sử dụng hoàn toàn quang phổ hữu hình cùng với một phần quang phổ hồng ngoại. Tuy nhiên, năng lượng của phần quang phổ hồng ngoại cũng như phóng xạ bước sóng dài, thấp để có thể tạo ra dòng điện. Phóng xạ năng lượng cao mới có thể tạo ra dòng điện, tuy nhiên hầu hết năng lượng này là không thể sử dụng. Tóm lại, ánh sáng quá cao hoặc quá thấp PMT đều không thể sử dụng để tạo năng lượng điện được.
Dải quang phổ ánh sáng tiêu chuẩn tới bề mặt trái đất là AM1.5G ( trong đó G là global (toàn cầu) và bao gồm cả phóng xạ trực tiếp và phóng xạ khuếch tán) và AM1.5D (chỉ bao gồm phóng xạ trực tiếp). Con số “1.5” là chiều dài ánh sáng truyền trong khí quyển thấp hơn 1.5 lần chiều dài ánh sáng khi mặt trời trên đỉnh đầu.
Bước sóng tiêu chuẩn ngoài khí quyển trái đất được gọi là AMO, mà ánh sáng không truyền qua khí quyển. AMO đặc biệt được sử dụng để dự đoán hoạt động của pin mặt trời trong khí quyển. Cường độ phóng xạ 1.5D tương đương với việc giảm 28% dải quang phổ, ở đó 18% được hấp thụ và 10% được tán xạ. Dải quang phổ toàn câu cao hơn 10% dải quang phổ trực tiếp. Khoảng 970W/m2 đối với AM1.5G. Tuy nhiên, dải quang phổ AM1.5G tiêu chuẩn được coi là 1000W/m2.
Trong chương trình mô phỏng này chúng tôi sử dụng phổ chiếu sáng rời rạc AM1.5 như ở hình vẽ dưới đây. Phổ chiếu sáng với bước sóng xét trong khoảng 0,38 μm đến 1,24 μm với bước nhảy khoảng 0,02 μm . Do đặc điểm của pin mặt trời thế hệ mới với lớp hấp thụ CIGS hiệu năng chỉ đạt giá trị tốt nhất trong khoảng bước sóng đó. Phổ chiếu sáng với bước sóng trong khoảng 0,38 μm đến 1,24 μm là phù hợp nhất.
Chúng ta có thể tính toán phổ chiếu sáng rời rạc thông qua phổ chiếu sáng chuẩn IAM1.5G: 0,01 is 1.5 0,01 ( ) ( ) i i d i AM I I d λ λ λ + λ λ −