Das Prinzip der Wirkungsgradbegrenzung von Solarzellen

Zum einen wird das detaillierte Bilanzprinzip vorgeschlagen.

Das detaillierte Bilanzierungsprinzip berücksichtigt, dass die Theorie der Wirkungsgradgrenze von Solarenergiebatterien die wichtigste und am häufigsten verwendete Methode ist.

Detaillierte Bilanz Roosbroeck und Shockley dieses Konzept ist 1954 in der Zeitschrift für angewandte Physik (Journal of Applied Physics) senden einen Artikel.

1961 William Shockley, HansJ Queisser schickte in angewandter Physik Detaillierte Bilanzwirkungsgrad-Effizienz von pnjunction-Solarzellen-Artikeln, in diesem Artikel wird die detaillierte Bilanzierungsgrenze (detaillierte Bilanz-Wirkungsgradgrenze) des Effizienzkonzepts auf der Grundlage einiger Annahmen abgeleitet, die abgeleitet werden sollen Als Formel zur Berechnung der Wirkungsgradgrenze wird der Schluss gezogen, dass die Wirkungsgradgrenze für Solarzellen mit einer Verbindungsstelle 31% beträgt.

Von den verschiedenen Annahmen wie folgt:

In 1 wurde die Sonne und die Batterie als die Temperatur von 6000 k bzw. 300 k in Fettdruck angenommen.

2, die Elektronen und Löcher in der Verbindung nur eine Strahlungsrekombination (Strahlungskombination), dies ist nach dem Detailausgleichsprinzip erforderlich.

3, Radiativere Kombination nur ein Bruchteil der gesamten spezifischen Verbindung spezifisch, der Rest sind Strahlung (nicht strahlend).

Die Temperatur (Tsource) und 300 k bis 6000 k (Tsink) zwischen den beiden Energieumwandlungswirkungsgraden des Wärmespeichers werden durch den Carnot-Zyklus auf 95% begrenzt.

Dieser Wert berücksichtigt nicht den Photonenemissionsverlust der Batterie, das Modell geht davon aus, dass der Energieverlust an die Sonne zurückkehrt, um die eigene Temperatur der Sonne zu halten. Korrekturmodell unter Berücksichtigung der Photonenverluste und unter der Annahme, dass der Prozess reversibel ist und die Bedingungen des Carnot-Zyklus erfüllt, beträgt die resultierende Umwandlungseffizienz 93,3%.

Zweitens kann die Solarzelle bei allen Optimierungsfaktoren schließlich die Grenze des Wirkungsgrades erreichen

Wenn alle Faktoren optimiert sind, einschließlich elektrischer, optischer und materieller Faktoren, kann der Wirkungsgrad der Solarzelle schließlich die Grenze von was erreichen? Es ist eines der Hauptanliegen der Menschen und alle Arten der Optimierung in die gewünschte Richtung. Die Bedeutung des detaillierten Bilanzprinzips besteht darin, dass es sich um die theoretischen Mindestgrenzen handelt, die jetzt unterhalb der Carlo-Effizienz liegen und unter der Lang-Fort-Grenze (Landsberg) liegen. Sie können objektiv die höchste Effizienz erreichen.

Diese Theorie hat so mehrere Annahmen:

In 1 ist nur Energie größer als die Bandbreite des Photons absorbiert werden kann, nicht klein.

In 2 kann ein Photon nur ein Paar erzeugen.

In 3 wird die Absorption der Photonenenergie verwendet, um das Paar zu stimulieren, und als potentielle Energie des Elektronenlochpaars gespeichert.

4, nur die Strahlungsrekombination.

In 5 stimmen Halbleitermaterialien vollständig mit dem Verhalten des schwarzen Körpers überein.

Unvorsichtig: Wenn die Sonne (normalerweise) eine 6000-k-Schwarzkörperhypothese hat, entspricht sie der "Planck-Schwarzkörper-Strahlungsverteilung" des Energieflusses in unterschiedlicher Strahlung aus unterschiedlichen Wellenlängen der Photonenenergie, beginnend mit 0 Wellenlängen. auf die Bandbreite für die Untergrenze des Halbleiters. Exposition gegenüber Solarzellen, wie wir annehmen, dass die Temperatur von 300 k Batterie (Raumtemperatur) als Teil des Energieverlustes unvermeidlich ist, gibt es eine Batterie, da Objekte einer bestimmten Temperatur zwangsläufig Strahlungsenergie sind. Was ist die Art der Strahlung? Erstens muss unter 300 k "Planck Schwarzkörper-Strahlungsverteilung gehorchen; Kann zweitens, weil Energie ein" schlechtes "(ich nenne es die potentielle Energie) der Verteilung des zu bildenden Elektronenlochs sein, also die Wellenlänge entsprechend der Untergrenze von Die Energie zerreißt die gesamte Bandbreite des Wertes der "potentiellen Energie".

Die Photonenenergieverteilung der Sonne, um die gesamte Zelle zu erhalten, absorbiert Energie als variable integrale Energie; Wenn die Batterie Kurzschlussstromdichte = (von den Strahlungsphotonen - die Batterie selbst aus Elektronen) X (elektronische Leistung); Spannung = "Differenz" -Paar; Ausgangsleistung = X Stromspannung; Theoretische Grenze = Energieabgabe / Eingangsenergie.

Ist komplex, aber die Essenz der Mathematik zu graben ist nicht so schwierig. Bedeutet, dass Sie von der Sonne begrenzt sind, und Sie zusätzlich zur Absorption der Strahlung andere tun, müssen Sie auch einen Teil ausgehen (wenn es schwer zu verstehen ist, aber physikalisch, dass dies der Fall ist), ist die letzte verfügbare Grenze die Effizienzgrenze. Einige interessante Daten zum Eindruck im Gehirn: Wenn 1 Sonne (Batterie) ohne Konzentrator, wenn Sie eine N-Schicht (N unendlich) ausführen können, während die Bandbreite den gesamten Wellenlängenbereich abdeckt, erreichen Sie einen Wirkungsgrad von nicht mehr als 68,2%; In 45800 Sonnenkonzentrator Silizium Solarbatterie ist nicht höher als 40,8% höchstens 1 Sonne bis nicht mehr als 30,0% der Siliziumzellen.

Dies ist die Theorie der Grenze, ist höher als diese, nach dem Verständnis der Menschen jetzt ist es nicht möglich.

Diese Grundgleichung können wir mit einem Programm berechnen. Der allgemeine erste Schritt besteht darin, gemäß der Schwarzkörper-Strahlungsformel den Kurzschlussstrom und den Rückwärtssättigungsstrom zu berechnen. Dann wird die Stromspannung verwendet, um die Ausgangsleistung Po zu sagen, die die wurde nur inklusive Spannungsfunktion, Ableitung, um die beste Spannung zu erhalten, dann den besten Wirkungsgrad herausfinden. Verwenden Sie diese Theorie, wenn Sie den Strom berechnen. Eine der Annahmen lautet: "Ein Photon kann ein Paar bilden." Wenn Sie also wissen, wie viele Photonen effektiv verwendet werden, wie viele Ladungen erzeugt werden, wird die Grundelektrizität mit dem Strom multipliziert.

Die Effizienz der detaillierten Bilanzgrenze ist nicht hoch, da die Annahmen sehr streng sind. Zum Beispiel "ein Photon kann nur ein Paar treffen" (tatsächlich kann durch die Methode der Stoßionisation bereits mehr als ein Photonentrefferpaar ausgeführt werden); Auch hier ist die Energie geringer als die verbotene Bandbreite der Photonenenergie wird nicht absorbiert (die tatsächliche Situation und das Experiment hat gezeigt, dass nicht vollständig absorbiert wird, viele ist eine Art von "Exzitonenabsorption, auch die Existenz von Energieübertragung).

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