Redigerer
Solcelle
(avsnitt)
Hopp til navigering
Hopp til søk
Advarsel:
Du er ikke innlogget. IP-adressen din vil bli vist offentlig om du redigerer. Hvis du
logger inn
eller
oppretter en konto
vil redigeringene dine tilskrives brukernavnet ditt, og du vil få flere andre fordeler.
Antispamsjekk.
Ikke
fyll inn dette feltet!
==Virkemåte== [[File:Solar cell equivalent circuit.svg|thumb|Ekvivalentkretsen for en solcelle.]] [[File:Solar cell characterisitcs.JPG|thumb|Solcellespenning som funksjon av solcellestrøm levert til en belastning for to lysnivåer som gir forskjellig strømstyrke. Strømmen er oppgitt som et forhold mellom revers metningsstrøm ''I''<sub>0</sub> og gjeldende ''I''<sub>L</sub>.<Ref name = J_Nelson/>]] Solceller produserer elektrisitet ved hjelp av fotovoltaisk effekt. Funksjonsmåten til en solcelle kan forstås ut fra ekvivalentkretsen til høyre. Lys som inneholder [[fotoner]] av tilstrekkelig energi (større enn båndgapet til materialet som blir belyst) vil danne mobile elektronhullpar i halvledermaterialet. Ladningsseparasjon oppstår på grunn av et [[elektrisk felt]] i forbindelse med pn-overgangen som er i termisk likevekt (altså at det er selve kontaktpotensialet som skaper det elektriske feltet). Disse elektriske feltene i forbindelse med pn-overgangen var til stede allerede før solcellen ble utsatt for lys. Denne ladningsseparasjonen skiller positive ''elektronhull'' og negative elektroner over pn-overgangen. Solcellen virker da som en [[diode]] noe som gir en ''forover spenning'' eller ''fotovoltaisk spenningen'' mellom de opplyste diodeterminalene.<ref name=Dhir>{{Cite book| title=Electronic Components and Materials: Principles, Manufacture and Maintenance | author=S M Dhir | url= | chapter=§3.1 Solar cells | publisher=Tata McGraw-Hill | year=2000 | isbn=0-07-463082-2}}</ref> Den lysinduserte ladningsseparasjonen skaper en returstrøm gjennom solcellens pn-overgang (i motsatt retning av den retningen som en diode normalt leder strøm), og denne ladningsseparasjonen forårsaker som nevnt en fotoelektrisk spenning, eller [[elektromotorisk spenning]] (ems) som driver strøm gjennom en tilknyttet ekstern elektrisk krets. En bivirkning av denne spenningen er at solcellen har en tendens til å gi såkalt ''forward bias'' i overgangen. Ved høye nok effektnivåer vil denne forward bias føre til en strøm i lederretningen i dioden som subtraherer seg fra den strømmen som blir skapt av lyset. Følgelig vil den største strømmen oppnås ved kortslutningsbetingelser, og er betegnet som ''I''<sub>L</sub> i ekvivalentkretsen.<ref name=Lorenzo>{{Cite book| title=Solar Electricity: Engineering of photovoltaic systems | editor=Eduardo Lorenzo | author=Gerardo L. Araújo | url= | chapter=§2.5.1 Short-circuit current and open-circuit voltage | isbn=84-86505-55-0 | year=1994 | page=74 | publisher=Progenza for Universidad Politechnica Madrid}}</ref> Omtrent den samme strømmen oppnås for foroverspenninger opp til det punkt hvor diodens strømgjennomgang blir betydelig. Forholdet mellom strøm ''I'' og spenning ''U'' for en solcellen (diode) som mottar lys er: :<math>I = I_L -I_0 \left( e^{qU/(mkT)} - 1 \right) \ , </math> hvor ''I'' er strømmen levert til lasten, ''I<sub>0</sub>'' er revers metningsstrøm og ''m'' en faktor som bestemmes av solcellekonstruksjonen og til en viss grad på spenningen selv.<ref name=Lorenzo/> Videre er ''kT/q'' er den såkalte ''termisk spenningen'' (cirka 0,026 V ved romtemperatur). Dette forholdet er plottet i figuren ved hjelp av en fast verdi for ''m'' = 2. Når solcellen ikke er tilknyttet en ekstern krets (altså at ''I'' →0), er spenningen i ubelastet tilstand lik den spenningen der forward bias i pn-overgangen er stor nok til at fremoverstrømmen helt balanserer den fotoelektriske strømmen. Omorganisering av [[IU- kurve|''I-V'' ligningen]] gir tomgangsspenning som: :<math>U_\text{oc} = m\ \frac{kT}{q}\ \ln \left( \frac{I_\text{L}}{I_0}+1 \right) \ , </math> som er nyttig å angi som en logaritmisk avhengighet av ''U<sub>OC</sub>'' i forhold til fotoelektriskstrøm. Typisk er ikke tomgangsspenningen mer enn 0,5 V.<ref name=Northrop> {{Cite book| title=Introduction to Instrumentation and Measurements | author=Robert B. Northrop | page=176 | chapter=§6.3.2 Photovoltaic Cells | url= | isbn=0-8493-7898-2 |year=2005 |publisher=CRC Press }}</ref> Verdien av den fotoelektriske spenningen ved belastning er variabel. Som vist i figuren over vil det for en belastningsmotstand ''R<sub>L</sub>'' i den eksterne kretsen utvikles en spenning i cellen som ligger mellom kortslutningsverdien ''V'' =0 (ved ''I'' =''I<sub>L</sub>'') og tomgangsverdinen ''V<sub>oc</sub>'' (ved ''I =0''). Denne spenningen har en verdi gitt av [[Ohms lov]] ''V =IR<sub>L</sub>'', hvor strømmen ''I'' er forskjellen mellom kortslutningsstrøm og strøm på grunn av videre forward bias i overgangen som antydet med ekvivalentkretsen.<ref name = J_Nelson/> I motsetning til et batteri vil solcellen ved strømverdier i nærheten av ''I''<sub>L</sub> fungere mer som en ''strømkilde'' enn spenningskilde.<ref name=J_Nelson>{{Cite book| author=Jenny Nelson | title=Solar cells |url= | page=8 | isbn=1-86094-349-7 | year=2003 | publisher=Imperial College Press}}</ref> Den strømmen som trekkes er nesten konstant over et nokså stort intervall av belastningsspenninger, med ett elektron per konvertert foton. Den ''kvanteeffektivitet'', eller sannsynligheten for å få ett elektron fra lysstrømmen per innfallende foton avhenger ikke bare av solcellen i seg selv, men også av [[Elektromagnetisk spekter|spekteret]] til lyset. Dioden besitter et ''innebygd potensialle'' på grunn av kontaktpotensialforskjellen mellom de to forskjellige materialene på hver side av pn-overgangen. Dette innebygde potensialet etableres når overgangen er dannet som et biprodukt av termodynamisk likevekt. Når dette er etablert kan denne spenningsforskjell ikke drive en strøm, men om en last tilknyttes vil den ikke forstyrre denne likevekten. Derimot drives strømmen av akkumulering av overskuddselektroner i en region og av overskuddshuller i en annen region. På grunn av belysning resulterer dette i at det oppstår en fotoelektriske spenning, altså ems. Denne ems driver en strøm når en last er tilknyttet til den belyste fotocellen. Som nevnt ovenfor vil også den fotoelektriske spenningen føre til forward bias i pn-overgangen, og dermed reduseres det pre-eksisterende elektriske feltet i ''utarmingsområdet''. Elektronvandringen lager en elektrisk strømkrets. For å få en praktisk nyttbar ytelse fra solceller, er det vanlig å seriekoble dem i et solcellepanel slik at spenningen tilpasses et likestrømsanlegg på 12 volt.
Redigeringsforklaring:
Merk at alle bidrag til Wikisida.no anses som frigitt under Creative Commons Navngivelse-DelPåSammeVilkår (se
Wikisida.no:Opphavsrett
for detaljer). Om du ikke vil at ditt materiale skal kunne redigeres og distribueres fritt må du ikke lagre det her.
Du lover oss også at du har skrevet teksten selv, eller kopiert den fra en kilde i offentlig eie eller en annen fri ressurs.
Ikke lagre opphavsrettsbeskyttet materiale uten tillatelse!
Avbryt
Redigeringshjelp
(åpnes i et nytt vindu)
Navigasjonsmeny
Personlige verktøy
Ikke logget inn
Brukerdiskusjon
Bidrag
Opprett konto
Logg inn
Navnerom
Side
Diskusjon
norsk bokmål
Visninger
Les
Rediger
Rediger kilde
Vis historikk
Mer
Navigasjon
Forside
Siste endringer
Tilfeldig side
Hjelp til MediaWiki
Verktøy
Lenker hit
Relaterte endringer
Spesialsider
Sideinformasjon