英文缩写: JSC 中文全称: 短路电流密度(半导体器件性能) 英文全称: Short Circuit Current Density (semiconductor device property)
电源线0.5平方的线通过2.5A,220V的环境可带550W的负载。
电流只与导线截面积有关,根据布线方式和导线不同,选取不同的电流密度。
电流密度的单位
就是A/mm2(安培/平方毫米),通常在架空线时可以选10A/mm2,表面敷设比如室内布线可以取5A/mm2,如果是暗线比如穿在线管内的就取3A/mm2了,这些也只是参考,具体可以参见国家标准。
电流密度选取越大,那么发热就越高,所以才和布线方式有关,而且这个数不是定值,而是人为选取的,所以到底能承受多大电流,主要是安全的承受,而不是像保险那样过流就烧断为承受值。
发电是可以的,只要有光线照射到电池板表面就会有电压。不过要达到使用条件,还有很多因素。
太阳电池工作原理
当光照射到半导体上时,光子将能量提供给电子,电子将跃迁到更高的能态,在这些
电子中,作为实际使用的光电器件里可利用的电子有:
(1) 价带电子;
(2) 自由电子或空穴(Free Carrier);
(3) 存在于杂质能级上的电子。
太阳电池可利用的电子主要是价带电子。由价带电子得到光的能量跃迁到导带的过程
决定的光的吸收称为本征或固有吸收。
太阳电池能量转换的基础是结的光生伏特效应。当光照射到pn 结上时,产生电子一
空穴对,在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区,受内建电场的吸
引,电子流入n 区,空穴流入p 区,结果使n 区储存了过剩的电子,p 区有过剩的空穴。它
们在pn 结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外,
还使p 区带正电,N 区带负电,在N 区和P 区之间的薄层就产生电动势,这就是光生伏特效
应。此时,如果将外电路短路,则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过,这个电
流称作短路电流,另一方面,若将PN 结两端开路,则由于电子和空穴分别流入N 区和P 区,
使N 区的费米能级比P 区的费米能级高,在这两个费米能级之间就产生了电位差VOC。可以
测得这个值,并称为开路电压。
影响太阳电池转换效率的因素
一、 禁带亮度
VOC 随Eg 的增大而增大,但另一方面,JSC 随Eg 的增大而减小。结果是可期望在某一个
确定的Eg 随处出现太阳电池效率的峰值。
二、温度
随温度的增加,效率η下降。ISC 对温度T 很敏感,温度还对VOC 起主要作用。
对于Si,温度每增加1°C,VOC 下降室温值的0.4%,η也因而降低约同样的百分数。例
如,一个硅电池在20°C 时的效率为20%,当温度升到120°C 时,效率仅为12%。又如GaAs
电池,温度每升高1°C,VOC 降低1.7mv 或降低0.2%。
三、复合寿命
希望载流子的复合寿命越长越好,这主要是因为这样做ISC 大。在间接带隙半导体材料
如Si 中,离结100μm 处也产生相当多的载流子,所以希望它们的寿命能大于1μs。在直接
带隙材料,如GaAs 或Gu2S 中,只要10ns 的复合寿命就已足够长了。长寿命也会减小暗电流
并增大VOC。
达到长寿命的关键是在材料制备和电池的生产过程中,要避免形成复合中心。在加工
过程中,适当而且经常进行工艺处理,可以使复合中心移走,因而延长寿命。
四、光强
将太阳光聚焦于太阳电池,可使一个小小的太阳电池产生出大量的电能。设想光强被
浓缩了X 倍,单位电池面积的输入功率和JSC 都将增加X 倍,同时VOC 也随着增加(kT/q)lnX
倍。因而输出功率的增加将大大超过X 倍,而且聚光的结果也使转换效率提高了。
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