Nquưín lí cơ bản:
Khi được chiếu sâng, tế băo quang điện vă pin mặt trời tạo ra một dịng điện cĩ độ lớn tău thuộc
văo ânh sâng. Vì vậu chúng cũng ẩược xem như ` chất bân dẫn quang tích cực”. Cả hai loại trín đều lăm việc với cùng một nguựín lí cơ bản vă cĩ cơng nghệ cấu tạo tương tự nhau.
Trong tế băo quang điện vă pin mặt trời, vật liệu bân dẫn bao gồm một vùng dẫn loại n vă một vùng đẫn loại p. 6iống hệt như diode bân dẫn, một điện âp khuếch tân được tạo ra ở vùng chuĐển tiếp, đĩ lă kết quả của quâ trình khuếch tân. Điện âp nău nđăn cẩn sự di chuuến sđu của điện tử văo vùng p vă của lỗ trống văo vùng n. Tại vùng trống rất mồng nău hầu như khơng cĩ sự di
chuuẩn của câc hạt mang điện. Nếu năng lượng bức xạ dưới dạng ânh sâng đập văo vùng trống nău thì câc chuỗi tỉnh thể sẽ bị phâ vỡ, tạo ra hiện tượng cung cấp năng lượng, đồng thời câc cặp
hạt mang điện tự ảo được sinh ra. Dưới tâc dụng của điện trường đđu ra bởi điện âp khuếch tân
trín vùng trống, cÂc điện tử tự do di chuyển văo vùng n vă câc lỗ trống tự ảo sẽ di chuyển văo vùng p. Vì thế một lượng điện tích dư thừa xuất hiện trong vùng n vă vùng p, bằng câch đĩ lớp n
trở thănh cực đm vă lớp p trở thănh cực đương của một nguồn điện. Quâ trình nău được thể hiện
đưới dạng sơ đồ giản hĩa ở hình dưới đầu.
ânh sâng Nguyín lý cơ bản
của
tế băo quang điện
vă pin mặt trời
Hình 2-1 2: Nguưín lí cơ bản của tế băo quang điện vă pin mặt trời
Nếu tế băo quang điện được nối với tải thì sẽ cĩ một dịng điện chạu qua điện trở tải, dịng nău được điều khiển bởi điện âp sinh ra do ânh sâng. Ví dụ điển hình đơn giản hất của một tế băo quang điện lă một điện quang kế (dụng cụ đo ânh sâng), trong đĩ co một cuộn dđu động rất nhạu
được dùng lăm điện trổ tải. Độ lệch của cuộn dđu lă giâ trị đo của ânh sâng. Hình sau đầu trình
bău cấu trúc cơ bẩn của một tế băo quang điện loại Silie theo kỹ thuật planar.
hướng tâc động của ânh sâng
liín kết cho tiếp xúc vùng p
^..— ==rZj
lớp Z=c-⁄
`vùng trống ` vùng n
Hình 2-1 2 :Cấu trúc cơ bẩn của tế băo quang điện loại silic
Với cấu trúc trong hình dưới đầu, mối nối pn nằm ngau dưới bề mặt để ânh sâng tới cĩ hiệu quả căng mạnh căng tốt. Pin mặt trời cũng cĩ cấu tạo tương tự , tuu nhiền nĩ được thiết kế với diện tích lớn hơn tế băo quang điện.
Câc tính chất vă qiâ trị của tế băo quang điện:
Đặc tính điện âp mạch hổ U„„ phụ thuộc văo cường độ sâng Ey cĩ thể âp dụng cho mọi tế băo
quang điện loại Silie, nĩ được mơ tẩ ở hình sau đđu. Mối quan hệ nău chỉ ra đặc tính mạch hổ của
tế băo quang điện.
Úc mỹ §00-~—=m~—~—--~~—=——————— ———--— ‹00 300 200. 100 tp t02 1ø 10< 109 ÍV ụ
Hình 2-14 :Điện âp mở mạch như một hăm của Ev
Nếu với một tế băo quang điện, cường độ sâng tăng từ Ey = O lx, lúc ẩầu điện âp mạch hổ tăng theo tương đối nhanh tới điểm cĩ cường độ sâng Ey = 100 lx. Nếu cường độ sâng tiếp tục tăng cao hơn, độ tăng của Uạ chậm lại vă trong tế băo quang điện loại §ilic, nĩ cĩ xu hướng tiến tới
giâ trị giới hạn Uoc ~ 500 mV ở cường độ sâng cực đại. Vì vậu Uosw„ lươn thấp hơn điện âp
khuếch tân của một mối nối pn.
Tính chất lơqarit của đặc tính mạch hổ tương tự cho mọi tế băo quang điện. Ngoăi ra điện âp mạch
hở chỉ phụ thuộc văo nhiệt độ vă thuộc tính của vật liệu. Kích thước vùng nhạu sâng của tế băo quang điện khơng ảnh hưởng tới độ lớn điện âp mạch hổ sinh ra.
Đặc tính dịng ngắn mạch cũng quan trọng trong câc ứng dụng thực tế. Nĩ chỉ ra sự phụ thuộc
của dịng ngắn mạch lẹp, văo cường độ sâng Ey vă được trình bău ở hình dưới đđu.
Hình 2-15 : Dịng ngắn mạch như một hăm của Ev
mÊ
Cĩ một mối quan hệ đần như tuyến tính điữa dịng ngắn mạch lạp vă cường độ sâng E, ở câc tế băo quang điện. Vì vậu Ish tăng đần như tuyến tính với E„ Ngoăi ra địn øĩ một mối quan hệ tuuyến tính khâc giữa trị tuyệt đối của lạp, vă kích thước của vùng nhạu sâng A của tế băo quang
điện. Ví dụ như câo đặc tính ứng với cẩ vùng nhạu sâng dĩ A = 0.09 ơmZ, A = 0.3 em2, A = 0.6 m2, A = 1.8 em? ơược vẽ ở hình trang trước. 0.6 m2, A = 1.8 em? ơược vẽ ở hình trang trước.
Độ nhạu sâng §( dịng đâp ứng) cĩ thể được tính từ độ dốc của đặc tuyến dịng ngắn mạch. Nĩ
thường được tính theo ẩơn vị nA/1x.
š AI
Độ nhạu sâng 6 nhậu sâng : ÿ=——”> AE,