A. Lý thuyết tổng quan
A.3.4. Hiệu suất Pin Mặt Trời
Hiệu suất của pin mặt trời được tính bởi biểu thức:
(1 )
s T R
Trong đó ηlà hiệu suất chuyển đổi, T và R lần lượt là hệ số truyển qua và phản xạ của pin.
Hiệu suất chuyển đổi chính là hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ quang năng sang điện năng. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp tới hiệu suất của pin như vật liệu lớp hoạt quang, lớp hấp thụ ánh sáng sinh cặp exiton, tiếp xúc D/A, tiếp xúc bán dẫn/điện cực, ... Với các chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm càng nhỏ thì càng nhiều photon ánh sáng được hấp thụ, các hạt tải sinh ra càng nhiều hay dông quang điện càng lớn, dẫn đến hiệu suất hấp thụ ánh sáng càng cao. Shockley and Queisser là những người đầu tiên tính toán hiệu suất chuyển đổi lớn nhất có thể
đạt được của các vật liệu có độ rộng vùng cấm cho trước dựa trên phổ mặt trời AM (Air Mass) 1.5 được thể hiện ở bảng IV.1
Hinh A.3.11: Phổ Mặt Trời ở điều kiện AM(Air Mass)1.5
Đối với Si có độ rộng vùng cấm 1.12eV, hiệu suất chuyển đổi khoảng 30 %. Tuy nhiên trên thực tế phấp hơn do các hiện tượng mất mát hạt tải.
Đầu tiên ta xem xét cách xác định hiệu suất pin mặt trời dựa trên đặc trưng I- V của linh kiện.
Bảng A.2.1: Hiệu suất chuyển đổi lớn nhất theo độ rộng vùng cấm và bước sóng.
Hiệu suất chuyển đổi của một Pin Mặt Trời được xác định bằng tỉ số giữa công suất dòng điện đưa ra ngoài tiêu thụ và công suất quang năng chiếu vào Pin.
Hình A.3.12: Đặc trưng I-V của pin mặt trời khi được chiếu sáng
100% m m m in in P I V P P
Với Pm là công suất cực đại mà Pin có thể đạt được ứng với Im và Vm. Ta biết, dòng đoản mạch và thế mạch hở trong Pin Mặt Trời là ISCvà Voc. Người ta đưa
ra định nghĩa hệ số lấp đầy như là một thước đo cho công suất có thể đạt được của Pin Mặt Trời: m m SC oc I V FF I V
Hệ số lấp đầy thường đạt trong khoảng 0,7 đến 0,8. Khi đó, hiệu suất của Pin có thể được tính như sau:
m m m SC OC
light light light
P I V FF I V
P P P
Từ công thức trên ta dễ dàng thấy được nếu tăng các thông số FF, ISC, VOC thì hiệu suất pin tăng theo.