ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ

Вольт-амперная характеристика солнечного элемента под освещением

Величину фотоЭДС, которая устанавливается в состоянии равновесия при освещении перехода излучением постоянной интенсивности, можно по­лучить из уравнения вольт-амперной характеристики (см. уравнение (2.16)).

Эквивалентная схема идеального солнечного элемента на основе ^«-пе­рехода представлена на рис. 2.6. Через р-«-переход течет ток, который ра­вен Is _eeU^k -1]. Ток насыщения Is для идеального фотоэлемента опре­деляется выражением (2.17). ^-«-переход шунтируется нагрузкой (сопро­тивление R), в которую отбирается ток I. Параллельно р-«-переходу рас­положен генератор тока с силой тока 1ф, описывающий возбуждение не­равновесных носителей солнечным излучением.

Рис. 2.6. Эквивалентная схема солнечного элемента

Вольт-амперная характеристика такого прибора представлена выражением

I = ЦееШТ - і) - /ф. (2.18)

Величина фототока 1ф определяется числом избыточных носителей заряда, созданных светом и дошедших до p-n-перехода, и равна

1ф = J'qP = eYPSIи/^v, (2.19)

где Jф — плотность фототока; S — площадь p-n-пе- рехода; у — доля непрорекомбинировавших пар но­сителей заряда, пришедших к p-и-переходу; Р — квантовый выход; 1и — интенсивность излучения.

Это выражение справедливо для случая, ко­гда весь падающий на полупроводник свет по­глощается.

Из выражения (2.18) следует, что график вольт-амперной характеристики (ВАХ) освещен­ного p-n-перехода может быть получен путем пе­ремещения всей темновой ВАХ вдоль оси токов вниз на величину 1ф (рис. 2.7).

Уравнение ВАХ остается справедливым при освещении фотоэлемента светом произвольного спектрального состава, изменяется лишь значение фототока 1ф.

Поскольку ВАХ под освещением проходит через четвертый квадрант, направление тока через p-n-переход противоположно полярности приложен­ного напряжения (рис. 2.8). Это означает, что прибор в данном случае служит источником энергии. Если освещенный переход нагружен сопротивлением, то в цепи течет фототок без применения внешнего источника напряжения.