1

Fotodioda – efekt fotoelektryczny wewnętrzny

Optoizolacja (przetworniki)

Fotodioda z napędu CD

Przy polaryzacji zaporowej dioda jest
czułym detektorem światła.
Przy braku polaryzacji na złączu powstaje
siła elektromotoryczna – pracuje jako
ogniwo słoneczne

Złącze PIN używane w fotodiodach do szybkich systemów optycznych

Ogniwa słoneczne

Najczęściej stosowane są ogniwa krzemowe
(mono lub polikrystaliczne)

2

Widmo promieniowania słonecznego

g e n e rac ja

r e k o m b in a c ja

r a d ia c y jn a

rekombinacja

nieradiacyjna

elektron

dziura

Energia

zakres użyteczny

(qV)

1

2

3

4

4

1

3

Fotogeneracja pary elektron-dziura
w pobliżu złącza p-n

Generacja i rekombinacja pary elektron-dziura – absorpcja i emisja fotonu

3

Napięcie

Pr

ąd

Charakterystyka
„jasna”

Charakterystyka

„ciemna”

I

L

V

oc

V

mp

I

mp

I

sc

sc

d

l

I

I

I

−

=

sc

B

o

l

I

T

Ak

eV

I

I

−

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

⎭

⎬

⎫

⎩

⎨

⎧

=

1

exp

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

≅

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+

=

o

sc

B

o

sc

B

oc

I

I

e

T

Ak

I

I

e

T

Ak

V

ln

1

ln

oo

sc

B

a

I

I

T

Ak

AE

eVoc

ln

−

=

⎭

⎬

⎫

⎩

⎨

⎧−

=

T

k

eE

I

I

B

a

oo

o

exp

Jasna i ciemna charakterystyka prądowo-napięciowa ogniwa słonecznego

Napięcie

Pr

ąd

Charakterystyka
„jasna”

Charakterystyka

„ciemna”

I

L

V

oc

V

mp

I

mp

I

sc

in

mp

mp

P

V

I

=

η

oc

sc

mp

mp

V

I

V

I

FF

=

in

oc

sc

P

FF

V

I

=

η

Ef f.
( %)

Voc
( V)

Js c
(mA/c m

2

)

FF
(%)

Si-c

2 4.7 0 .70 6 42 .2

82.8

Si-

µc

1 9.8 0 .65 4 38 .1

79.5

GaAs-c

2 4.9 0 .87 8 29 .3

85.4

a-Si (m odule)

1 2.0 1 2.5

1.3

73.5

GaAs (thin film) 2 3.3 1 .01 1 27 .6

83.8

CIGS

19.8 0.669

35.7

7 7.0

CIGS ( module )

16.6 2.643 8.3 5

7 5.1

CdTe (ce ll)

16.4 0.848 25.9

7 4.5

CdTe (module) 1 0.6 6 .56 5

2.26

71.4

Nanocr. dye

6 .5

0 .76 9 13 .4

63.0

Wydajność ogniw słonecznych

4

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2

5

10

15

20

25

30

Cu(InGa)Se

2

CdTe

GaAs

Si

(

%

)

(eV)

E

Maksymalna wydajność ogniwa
jednozłączowego w zależności od przerwy
energetycznej warstwy absorbera.

okno

absorber

E

g2

E

g1

p

n

Podłoże szklane

Elektroda tylna (Mo)

Warstwa absorbera (CIGS)

Warstwa okna (CdS)

Warstwa buforowa (ZnO)

Warstwa z przezroczystego tlenku przewodzącego (ZnO:Al)

Elektrody (Ni/Al)

Heterozłączowe ogniwo słoneczne

Cienkowarstwowa struktura z warstwą
absorbera CIGS CuIn

0,8

Ga

0.2

Se

2

5

Poprawa wydajności ogniw słonecznych różnych typów

Ogniwa słoneczne - zastosowania

Nuna 4 – zwycięzca World Solar Challenge

Solartaxi

Solarshuttle – Serpentine Hyde park, Londyn