σχολη εφαρμοσμένων μαθηματικων και φυσικων ... - DSpace

1.2.2. Διαχωρισμός των ηλεκτρικών φορέων
Υπάρχουν δύο κύριοι μηχανισμοί για τον διαχωρισμό των φορτίων μέσα σε μία
ηλιακή κυψελίδα. Ο πρώτος σχετίζεται με την εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου κατά
μήκος της διάταξης και την μεταφερόμενη, λόγο του πεδίου κίνηση, των φορτίων
(drifting), ενώ στον δεύτερο έχουμε την διάχυση των φορτίων, λόγο διαφοράς στη
συγκέντρωση τους, μέσω της τυχαίας θερμικής κίνησης τους μέχρι να συλλεχτούν
από ηλεκτρικά πεδία που εφαρμόζονται στα άκρα της ενεργής περιοχής.
Στις μεγάλου πάχους ηλιακές κυψελίδες συνήθως δεν έχουμε ηλεκτρικό πεδίο
στην ενεργό περιοχή, με αποτέλεσμα ο κυρίαρχος μηχανισμός κίνησης να είναι η
διάχυση. Σε αυτήν την περίπτωση το μήκος διάχυσης των φορέων μειονότητας
(το μήκος που διανύουν τα φωτοδιεγερμένα φορτία πριν επανενωθούν) πρέπει
να είναι μεγαλύτερο από το πάχος της ενεργής περιοχής της ηλιακής κυψελίδας.
Αντίθετα στις κυψελίδες λεπτών στρώσεων (thin films cells), το μήκος διάχυσης
των φορέων μειονότητας είναι συνήθως μικρό, λόγο της ύπαρξης ατελειών, με
αποτέλεσμα ο κύριος μηχανισμός να είναι η μεταφερόμενη κίνηση λόγω του ηλεκτρικού
πεδίου της διεπαφής, που εδώ λόγο του μικρού πάχους εκτείνεται σε όλο
το μήκος της ενεργής περιοχής [4].
Στο τρίτο στάδιο, το οποίο δε θα μας απασχολήσει στη παρούσα διπλωματική,
είναι σημαντικό η επαφή μεταξύ μετάλλου-ημιαγωγού να είναι Ωμική για να διευκολύνεται
η ροή του παραγόμενου ηλεκτρικού ρεύματος από τον ημιαγωγό στο
εξωτερικό κύκλωμα.
1.2.3. Απόδοση μίας ηλιακής κυψελίδας
Η απόδοση (η) ενεργειακής μετατροπής από την ηλιακή σε ηλεκτρική ενέργεια
μίας ηλιακής κυψελίδας δίνεται από τον λόγο της μέγιστης παραγόμενης ηλεκτρικής
ισχύος (P m ) ως προς την ισχύ του εισερχόμενου φωτός (E, σε W/m 2 ) επί την
ακτινοβολούμενη επιφάνεια της ηλιακής κυψελίδας (A c σε m 2 ):
Pm
E A
c
(1)
Η απόδοση μίας ηλιακής κυψελίδας μπορεί να χωριστεί σε επιμέρους αποδόσεις,
οι οποίες σχετίζονται με το πόσο αποδοτικά πραγματοποιούνται τα τρία
στάδια που αναφέραμε παραπάνω. Έτσι έχουμε την απόδοση ανακλαστικότητας,
η οποία αναφέρεται στο ποσοστό ακτινοβολίας που περνάει μέσα στη κυψελίδα
και σε αυτό που χάνεται λόγο ανάκλασης στην επιφάνεια της. Στη συνέχεια συναντάμε
την Θερμοδυναμική απόδοση, που σχετίζεται με το ποσοστό των φωτονίων
που κουβαλάνε την απαραίτητη ενέργεια για να δημιουργήσουν ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών.
Στο στάδιο αυτό συναντάμε και την απόδοση διαχωρισμού που
5