LECCIÓN 11 Células Solares Introducción. Parámetros ópticos. Principio de funcionamiento de una célula solar. Rendimiento máximo y valor óptimo del gap. Limitaciones del rendimiento respecto al valor máximo
Coeficiente de absorción Parámetros ópticos de un semiconductor n F0 FT FR Reflectividad Coeficiente de absorción
Función dieléctrica Parámetros ópticos Relaciones de Kramers-Krönig
Absorción resonante en un oscilador armónico
Absorción resonante en un oscilador armónico: comparación con el Si
Transiciones que determinan la constante dieléctrica en el Si: gap de Penn
Propiedades ópticas en el frente de absorción Transiciones directas Transiciones indirectas
Efectos excitónicos en el frente de absorción Fórmula de Elliot-Toyozawa
Diodo p-n en equilibrio térmico Principio de funcionamiento de una célula solar V(x) Diodo p-n en equilibrio térmico VB n + + + - - - p + + + - - - + + + - - - x + + + - - - + + + - - - + + + - - - + + + - - - + + + - - - + + + + + + - - - eVB Eg + + + - - - + + + - - - EF E eVn eVp S-n W S-p
Fotocorriente: Característica I(V) bajo iluminación Principio de funcionamiento de una célula solar Fotocorriente: Característica I(V) bajo iluminación
Parámetros de rendimiento de una célula solar Corriente de cortocircuito Tensión de circuito abierto Potencia máxima suministrada Factor de llenado RENDIMIENTO
Espectros solares
Espectros solares
Límite termodinámico: Límite del dispositivo Rendimiento máximo Límite termodinámico: Foco caliente: temperatura del espectro solar Foco frío: temperatura ambiente Límite del dispositivo JCC máxima VCA máxima FF máximo Potencia incidente
n p Limitaciones al rendimiento máximo: respuesta espectral d>>W Flujo de fotones dentro de la célula n p hn > Eg Contribuciones a la fotocorriente d>>W d>>L Contribución de la zona de agotamiento W Contribución de la zona neutra p: ecuación de difusión Solución particular
Condiciones de contorno x = d>>L x = W Solución general Cálculo de Jp
Limitaciones al rendimiento máximo: respuesta espectral