1. Wstęp.
Ogniwo fotowoltaiczne jest to element półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana (konwersja) energii promieniowania słonecznego (światła) w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego, czyli poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów o energii większej, niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury (zob. nośniki ładunku) do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.
2. Tabela w wynikami pomiarów oraz wykres.
Prąd [Ω] | 0 | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
J [mA] | 0 | 70 | 68 | 66 | 57 | 45 | 36 | 31 | 26 | 22 | 21 |
U [V] | 0 | 0 | 7 | 13 | 17 | 18 | 18 | 18,5 | 18,5 | 18,5 | 18,5 |
Temp. 1 [˚C] | 35 | 46,6 | 48,4 | 45,3 | 59,9 | 44,7 | 63 | 71 | 80,4 | 47,6 | |
Temp. 2 [˚C] | 34,6 | 40,8 | 50,7 | 54,4 | 48,7 | 50,1 | 53,6 | 60,8 | 61,4 | 75,2 | |
Temp. 3 [˚C] | 34,1 | 46 | 44 | 45,5 | 50,5 | 53,9 | 47,5 | 52 | 53,7 | 55,5 | |
Średnia temp. | 34,57 | 44,47 | 47,7 | 48,4 | 53,03 | 49,57 | 54,7 | 61,27 | 65,17 | 59,43 |
1000 | 1100 | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | 1600 | 1700 | 1800 | 1900 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
19 | 18 | 16 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 9 |
18,5 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 |
87,5 | 80 | 80 | 87,1 | 59,5 | 90,9 | 88,1 | 88,6 | 59,9 | 85,1 | 80,5 |
58,6 | 56,7 | 56,7 | 59,5 | 66,6 | 65,8 | 65 | 66,2 | 62,7 | 66,4 | 65,8 |
56,3 | 56,3 | 56,5 | 51,9 | 56,1 | 62,3 | 60,7 | 60,9 | 59,3 | 60,1 | 61,3 |
67,47 | 64,33 | 64,4 | 66,17 | 60,73 | 73 | 71,27 | 71,9 | 60,63 | 70,53 | 69,2 |
Wyk.1 Zależność napięcia od natężenia
3. W rozpatrywanym przez nas przypadku poziom emitowanego promieniowania wyniósł 340Wm2, podczas wykonywania ćwiczenia. Ponadto w naszej strefie klimatycznej współczynnik masy powietrza (parametr określający jaką drogę optyczną musi przebyć promień słoneczny przechodzący przez atmosferę) wynosi AM=1,5. Przykładowo na równiku wynosi on 1, co powoduje, że promień świetlny w naszym położeniu geograficznym musi przebyś 0,5 raza dłuższą drogę.
FF (fill factor; współczynnik wypełnienia) = $\frac{J\ \times U}{J_{\text{sc}} \times U_{\text{sc}}}$ = $\frac{68\ \times 10}{70 \times 20}$ = 0,486
FF jest miarą tego, w jakim stopniu ogniwa fotowoltaiczne są w stanie odebrać nośniki ładunków generowanych przez światło. Definiuje się jako stosunek rzeczywistej energii uzyskanej z ogniw do ich mocy uzyskanej przy maksymalnych wartościach prądu i napięcia. Jest to kluczowy parametr przy ocenie wydajności ogniw słonecznych.
4. Wnioski.
Wykonane przez ćwiczenie pokazało, że wraz ze wzrostem wartości przepływającego prądu, rośnie temperatura zamontowanego do układu fotoogniwa. Wartości te są jednak wartościami niemiarodajnymi z uwagi na brak konsekwencji w pomiarze tzn. pomiar nie odbywał się każdorazowo na tej samej wysokości, stąd różnice w temperaturze przy wartościach 1500 i 1800Ω.