Tablica 1. emiter typ n absorber(baza) typ p grubość 0.5 μm 300 μm

Tablica 1. emiter typ n absorber(baza) typ p grubość 0.5 μm 300 μm

Tablica 1.
grubość
domieszkowanie
LD dla nośników
mniejszościowych
czas życia nośników
mniejszościowych
emiter absorber(baza)
typ n
typ p
0.5 µm
300 µm
19
16
-3
10 cm-3
10 cm
14 µm
-6
10 s
140 µm
-6
5x10 s
Symulator ogniw: Możliwość eksportowania charakterystyk IV, obliczenia wykonywać
należy w modzie BULK
UWAGA: w symulacjach długość drogi dyfuzji w emiterze jest oznaczana Le lub Ln, a
szybkość rekombinacji powierzchniowej Se. Długość drogi dyfuzji w absorberze oznaczono
Lb lub Lp, szybkość rekombinacji powierzchniowej Sb lub Sp
W symulacjach 1-9 wykorzystać parametry typowego ogniwa krzemowego (Tab.1), Eg=1.1,
szybkości rekombinacji powierzchniowej = min, temperatura 300 K, natężenie światła 1 Sun,
Rs= min, Rsh = max (chyba, że w treści zadania jest inaczej)
1.
Wyznaczyć wartość oporu szeregowego, dla której FF spada o 5% dla oświetlenia 1 Sun,
2 Suns i 5 Suns (1 Sun odpowiada AM1.5). Sformułować wnioski dotyczące pracy
ogniw w świetle skoncentrowanym
2.
Zbadać jak rośnie wydajność ogniwa w funkcji natężenia światła słonecznego. Wykonać
i zinterpretować rysunek wydajności w funkcji natężenia światła wyrażonego w
„Słońcach” oraz wyciągnąć wnioski dotyczące używania skoncentrowanego światła.
3.
Wyznaczyć spadek wydajności ogniwa o parametrach z tab. 1. w funkcji temperatury
jeśli wskutek nagrzewania wzrośnie ona o 30o. Który z parametrów fotowoltaicznych
decyduje o tym spadku
4.
Wyznaczyć zależność Voc w funkcji Isc zmieniając natężenie padającego światła i zrobić
rysunek ln(Isc)-Voc. Obliczyć współczynnik idealności diody A posługując się
odpowiednim wzorem z wykładu 2.
5.
Wyznaczyć i narysować na jednym rysunku zależności Voc(T) dla 1 Sun (AM1.5),
0.5 Sun i 3 Sun. Ile wynosi w każdym przypadku ekstrapolowana do 0 K wartość Voc?
Sprawdzić wnioski z teoretycznymi przewidywaniami.
6.
Obliczyć FF dla oporu szeregowego 0, 0.5Ω, 1Ω, 2Ω, 3Ω, 4Ω. Porównać symulowane
wartości z obliczeniami wykonanymi w oparciu o przybliżone wzory z wykładu.
7.
Zbadać wpływ oporu szeregowego na FF ogniwa dla natężenia światła 1 Sun, 2 Sun,
5 Suns. Dla jakiej wartości Rs FF spada o 10% w każdym przypadku. Jakie znaczenie ma
ten wynik dla ogniwa pracującego w świetle skoncentrowanym?
8.
Sprawdzić, dla jakiej szybkości rekombinacji na powierzchni emitera wydajność
struktury spada o 10% w stosunku do Se=min. Wykorzystując symulacje CP określić
odpowiadający tej wartości spadek Isc(λ) w stosunku do Se=min dla 400 nm i 1000 nm, a
także spadek QE dla tych długości fali. Sformułować wnioski.
9.
Sprawdzić, dla jakiej szybkości rekombinacji na powierzchni tylnej absorbera wydajność
struktury spada o 10%? Jaki jest spadek Isc i Voc? Określić odpowiadający tej wartość
spadek Isc(λ) dla 400 nm i 1000 nm wykorzystując symulacje CP oraz spadek QE dla
tych długości fali.
10. Wykorzystując program CP zbadać wpływ rekombinacji na powierzchni ogniwa dla
niebieskiego (400 nm) i czerwonego (1000 nm) światła. Dla jakiej wartości Se Isc(λ)
spada o 10% w jednym i drugim przypadku? Sprawdzić przy pomocy symulacji QE jaki
to ma wpływ na wartość wydajności kwantowej dla tych długości fali.
11. Korzystając z programu CP zbadać wpływ szybkości rekombinacji na tylnym kontakcie
Sb na fotoprąd dla dużej (Lb=1000 cm) i małej (Lb=20 cm) długości drogi dyfuzji w
absorberze. Określić dla jakiej wartości Sb wartość Isc spada o 10%. Sformułować
wnioski, w jakiej sytuacji warto ograniczać rekombinacje na tylnym kontakcie. Założyć
minimalne prawdopodobieństwo rekombinacji w emiterze.
12. Korzystając z programu CP zbadać wpływ długości drogi dyfuzji na
prawdopodobieństwo zbierania dla niebieskiego (400 nm) i czerwonego (1000 nm)
światła. Zaniedbać rekombinację w emiterze i na jego powierzchni. Zaobserwować i
opisać zmiany w wydajności kwantowej QE w obszarze tych długości fal związane z
drogą dyfuzji w absorberze. Przyjąć małą prędkość rekombinacji na tylnym kontakcie.
13. Wykorzystując symulację QE znaleźć zależność między wydajnością kwantową dla
λ=1000 nm a długością drogi dyfuzji w absorberze (odczytać Lb dla QE=0.9,0.8,0.7 itd.).
Założyć minimalną szybkość rekombinacji na tylnym kontakcie i zaniedbać
rekombinacje w emiterze. Zrobić wykres otrzymanej zależności i porównać z
przewidywaniami teoretycznymi (p. rozdz 4.4 skryptu)
14. Wykorzystując symulację QE znaleźć zależność między wydajnością kwantową dla
λ=1000 nm a szybkością rekombinacji na tylnym kontakcie (odczytać Sb dla QE=0.9,
0.8, 0.7 itd.). Założyć minimalną szybkość rekombinacji w objętości absorbera i
zaniedbać rekombinację w emiterze. Zrobić wykres otrzymanej zależności i porównać z
przewidywaniami teoretycznymi (p. rozdz 4.4 skryptu)