G04 előadás Napelem technológiák és jellemzőik. Szent István Egyetem Gödöllő

G04 előadás Napelem technológiák és jellemzőik

Szent István Egyetem Gödöllő

G04 – Napelem technológiák

Kristályos szilícium napelem keresztmetszete negatív elektróda n-típusú szennyezés

pozitív elektróda

p-n határfelület p-típusú szennyezés

Archivierungsangaben

Image: Solarpraxis AG, Berlin, Germany



Napelem karakterisztika megvilágítás nélkül ID I

VD

V ID


feszültség küszöb 20 V 0.5 V

VD

letörési feszültség




Napelem karakterisztika megvilágítás esetén I, ID

dióda

napelem (terhelési oldalról)

I IPH

IPH VD

V

20 V 0.5 V

V, VD

ID napelem (forrás oldalról)





Napelem áramköri megfelelője az „egydiódás modell”

RS

I

IPH RP

VD

V

ID IP





Napelem áram - feszültség (I-V) karakterisztikája megvilágítás esetén I

Cella áram [A]

ISC

Cella feszültség [V] Archivierungsangaben

VOC V




Az I-V görbe analitikus leírása (egydiódás modell)

 V  IRs    V  IR s V T  1  I  I PH  Io  e  Rp   




Napelem teljesítmény a munkapont függvényében Maximális teljesítmény pont (MPP) 3.5

1.4

PMPP

ISC 3.0

1.2

2.5

1.0

2.0

0.8

1.5

0.6

1.0

0.4

0.5

0.2

A V

Napelem áram [A]

IMPP

Kimenő teljesítmény [ W]

STC: T = 25°C AM = 1,5 E = 1000 W/m2

VOC 0 0 MPP = Maximum Power Point Archivierungsangaben

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Napelem feszültség [V]

0.6

0 0.7

VMPP




Üresjárati feszültség (VOC) és a rövidzárási áram (ISC) a besugárzás (beeső teljesítménysűrűség) függvényében 0.6

VOC ISC

0.4

2

0.3

0.2

1

Rövidzárási áram [A]

Üresjárati feszültség [V]

0.5

3

0.1

0

0 200

400

Besugárzás Archivierungsangaben

600

800

1000

[W/m2] Image: Solarpraxis AG, Berlin, Germany



Kristályos szilícium modul I-V görbéi különböző besugárzások esetén állandó napelem hőmérsékletnél 3.5 3

Modul áram [A]

2.5 2 1.5 1 0.5 0 5

Modul feszültség [V] Archivierungsangaben

10

15

20

25

VMPP tartomány Image: Solarpraxis AG, Berlin, Germany



Kristályos szilícium modul I-V görbéi különböző napelem hőmérsékletek esetén állandó besugárzásnál 3.5 3

Modul áram [A]

2.5 2 1.5 1 0.5 0 10

20

30

40

Modul feszültség [V] MPP feszültség tartomány Archivierungsangaben




A feszültség, áram és teljesítmény hőmérséklet együtthatói (TC) Hőmérséklet együtthatók [%/K] Típus

TCfeszültség

TCáram

TCteljesítmény

Kristályos Si

-0.30 ... -0.45

+0.02 ... +0.08

-0.37 ... -0.52

Amorf Si

-0.28 ... -0.50

+0.06 ... +0.10

-0.10 ... -0.30

CIS

-0.26 ... -0.50

+0.04 ... +0.10

-0.39 ... -0.45

CdTe

-0.22 ... -0.43

+0.02 ... +0.04

-0.20 ... -0.36

GaAs

-0.19 ... -0.24

+0.02 ... +0.03

-0.20 ... - 0.24

TC = Temperature Coefficient Archivierungsangaben



Kitöltési tényező definíciója 3.5

ISC 3.0

„A“ terület

2.5

„B“ terület

Napelem áram [A]

IMPP

MPP

2.0 1.5

Fläche„B“ B terület Füllfaktor  kitöltésiFF tényező = ------Fläche„AA“ terület

1.0 0.5

VOC 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

Napelem feszültség [V] Archivierungsangaben

0.5

0.6

0.7

VMPP Image: Solarpraxis AG, Berlin, Germany



Laboratóriumi illetve termelésbe vont napelem hatásfok értékek (tartomány) Laboratórium

Termelés

Típus

η [%]

VOC

ISC [mA cm-2]

FF [%]

η [%]

egykristályos-Si

24.7

0.706

42.2

82.8

15-18

poli-Si

19.8

0.654

38.1

79.5

13-16

EFG-Si

16.7

0.601

35.1

79.0

11-14

a-Si (egyrétegű)

12.7

0.887

19.4

74.1

7.0

a-Si / µc-Si

14.5

-

-

-

12.5

CdTe

16.5

0.845

25.9

75.5

7.0

CIS

18.4

0.669

35.7

77.0

6.5-10

GaAs

25.1

1.022

28.2

87.1

´-

GaInP/GaInAs/Ge

31.3

2.392

16.0

81.9

27-28




Napelemek gyártásához használt anyagok Napelem típusok osztályozása Az alapanyag és

a forma / (kristály-) struktúra alapján egykristályos kristályos

politikristályos

amorf + µc

Si vékony réteg

Szilícium

CdTe Réz származékok

Napelem

Összetett félvezetők

Egyéb rézpiritek III - V csoport GaAs, InP, stb. Fényérzékeny festék

Más elvek


CIS

GaAs InP

Egyebek Szerves szerkezetek Egyebek



Vékonyréteg napelemek monolitikus integrálása háromlépéses szeparációs technikával 1. cella

2. cella

hátsó kontaktus

1. vágás: TCO 2. vágás: aktív réteg

aktív réteg

3. vágás: hátsó kontaktus

TCO

üveg hordozófelület 300 


Image: PSE, Freiburg, Germany



Három határréteges amorf szilícium (a-Si) napelem keresztmetszet Mindegyik cella egy megadott spektrum tartományra érzékeny

rövid hullámhosszú fény közepes hullámhosszú fény hosszú hullámhosszú fény TCO p kékre érzékeny cella i n p zöldre érzékeny cella i n p pirosra érzékeny cella i n visszaverő réteg hordozóanyag Graphik: Solarpraxis Archivierungsangaben




Három különböző anyagú, három határréteges napelem spektrális érzékenysége 1.0

három határréteges napelem spektrális érzékenysége

Relatív intenzitás

0.8

0.6

kék érzékeny cella

0.4

zöld érzékeny cella

vörös érzékeny cella

0.2

0 300 Archivierungsangaben

400

500

600

Hullámhossz [nm]

700

800

900 Image: Solarpraxis AG, Berlin, Germany



Kristályos szilícium napelem vázlata A vastagság nem méretarányos! negatív elektróda

tértöltési réteg

N-típusú szennyezés

P-típusú szennyezés


pozitív elektróda

Image: PSE, Freiburg, Germany



Egy határréteges p-i-n amorf szilícium (a-Si) napelem szerkezete

üveg előlap SnO2 p-réteg belső a-Si réteg n-réteg ZnO hátsó fém kontaktus


Image:Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany



CdTe/CdS napelem szerkezete

üveg előlap SnO2

CdS CdTe hátsó fémkontaktus





CIS napelem szerkezete

ZnO

CdS CIS hátsó fém kontaktus üveg hordozófelület




G04 előadás Napelem technológiák és jellemzőik. Szent István Egyetem Gödöllő

Recommend Documents