44
Các điều kiện về tải tiêu thụ điện: Tải là tên gọi chung cho các thiết bị tiêu thụ
điện. Trong trường hợp tổng quát, điểm làm việc của pin mặt trời hay hệ pin mặt trời cũng được xác định bởi điểm cắt giữa các đường đặc trưng VA của nó và các đường tải. Acquy là tải có điện thế gần như khơng đổi đường đặc tuyến VA của nó gần như song song vơi trục OI trên mặt phẳng tạo độ IOV. Một đặc điểm của hệ thống pin mặt trời là đặc trưng VA của nó thay đổi theo cường độ ánh sáng mặt trời chiếu lên nó. Do vậy điểm làm việc có cơng suất cực đại sẽ khác nhau. Tập hợp các điểm làm việc có cơng suất cực đại đối với các cường độ sáng khác nhau tạo ra đường gọi là đường công suất cực đại. Để đánh gia sự phù hợp giữa một nguồn năng lượng mặt trời và một tải ta có thể xem xét đường cơng suất cực đại của nguồn và đường tải của thiết bị tiêu thụ điện . Một hệ thống pin mặt trời đơn giản sẽ gồm : pin mặt trời, ắcquy và tải.
Các tham số ảnh hưởng đến chế độ làm việc & hiệu suất của pin MT:
Có 5 tham số ảnh hưởng đến chế độ làm việc của pin mặt trời là: - Điện trở nội Rs
- Điện trở shun Rsh - Dòng bão hòa Is
- Cường độ bức xạ mặt trời E - Nhiệt độ của pin T
Ở điều kiện bức xạ bình thường (khơng hội tụ) các tham số trên có thể xem như các tham số độc lập, chỉ trừ dòng điện bão hòa IS và nhiệt độ T. Điện trở Shunt RSH đặc trưng cho dòng rò qua lớp tiếp xúc PN, phụ thuộc vào công nghệ chế tạo lớp tiếp xúc. Thông thường giá trị RSH khá lớn, nên dịng rị có thể bỏ qua.
Hiệu suất biến đổi quang điện của pin mặt trời: Công suất đỉnh (peak power) của pin mặt trời là cơng suất do pin mặt trời phát ra khi nó làm việc ở điểm làm việc tối ưu dưới bức xạ có cường độ là 1000w/m2 và ở nhiệt độ 25oC, công suất đỉnh được đo bằng WP hay KWp. Hiệu suất biến đổi quang điện của pin mặt trời là tỉ số giữa công suất điểm đỉnh và tổng năng lượng bức xạ tới pin mặt trời ở 1 nhiệt độ cho trước.
Công thức: (2.8) 0 (100%) . opt P A E =
45
Trong đó: hiệu suất biến đổi quang điện (%); A – Diện tích bề mặt pin mặt trời được chiếu sáng (m2); E0 – Cường độ bức xạ chuẩn (1000W/m2). Đối với pin mặt trời tinh thể Si thương mại hiệu suất thường vào khoảng từ (12-15%). trong phịng thí nghiệm hiệu suất có thể đạt đến 20 – 22%. Như đã nói, nhiệt độ có ảnh hưởng lên các đặc trưng của pin mặt trời. Cụ thể là, dòng quang điện tăng theo nhiệt độ với giá trị 0,1 % khi nhiệt độ tăng 10C hay 0,03 mA/oC.cm2. Sự tăng dòng quang điện của pin măt trời là do sự giảm độ rộng vùng cấm của vật liệu Eg khi nhiệt độ tăng (2.9)
(2.9)
Với a và b là hằng số phụ thuộc vào vật liệu, Eg(0) là độ rộng vùng cấm của vật liệu ở T=00K. dưới đây là giá trị của Eg(0), a và b của vài vật liệu pin mặt trời điển hình:
Bảng 2. 5 Các giá trị Eg, a, b, của Si và GaAs
Eg (0) (eV) A (10-4 eV) B (0K)
Si 1.46 7 1100
GaAs 1.52 5.8 300
Thế hở mạch VOC giảm một cách tuyến tính với sự tăng nhiệt độ vì dịng bão hịa IS tăng theo hàm mũ. Dòng bão hịa là dịng của các hạt tải khơng cơ bản được tạo ra do kích thích nhiệt . Sự phụ thuộc của dịng bão hịa vào nhiệt độ có thể biểu diễn như sau:
g E exp (- ) kT s o I = I Trong đó Io=Is (T= )
Kết quả là cơng suất cực đại có thể của pin mặt trời bị giảm khoảng 0,35% khi nhiệt độ tăng 10C và vì thế hiệu suất của pin mặt trời cũng bị giảm với hệ số như vậy. hình 3.13 biểu diễn sự giảm của hiệu suất biến đổi quang điện theo nhiệt độ đối với các vật liệu Si và GaAs.
Hệ số lấp đầy (Fill Factor): Thừa số lấp đầy FF là tỷ số giữa cơng suất đỉnh Popt = Vopt.
Iopt tích số Voc.Isc FF = sc oc opt opt I V I V . . (2.10) (2.11) 2 ( ) (0) g g aT E T E T b = − +
46