Solcellens virkemåte (analogi)

Presentasjon om: "Solcellens virkemåte (analogi)"— Utskrift av presentasjonen:

1 Solcellens virkemåte (analogi)

2 Elektrisk leder og isolator
Nils Kr. Rossing

3 Nils Kr. Rossing, Newton-energirom – en presentasjon

4 Nils Kr. Rossing, Newton-energirom – en presentasjon

5 fra kjemisk energi via elektrisk energi til lysenergi
Elektrisk energiomvandling fra kjemisk energi via elektrisk energi til lysenergi - - tid energi Batteri Lysdiode Batteri

6 Elektrisk energiomvandling fra lysenergi via elektrisk energi til lysenergi
tid energi Solcelle - Lysdiode Solcelle + -

7 Halvlederteori og solcellens virkemåte

8 Halvledermaterialet Rent silisium er nærmest en isolator

9 Bare noen energinivåer
Valens-skall Fritt Lys/energi Hull 1,12eV Silisium Bare noen energinivåer er lovlige

10 N-dopet og P-dopet materiale

11 Solceller Elektrisk n nøytral Elektrisk p nøytral Ladning

12 Solceller n p + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Potensial n p

13 Solceller V - - - - Lys Mørkt - n ‒ + + + p + +
Potensial - - - n 0.5V ‒ + - 0V V - + + p + +

14 Karakterisering av solceller

15 Karakterisering av solceller
Kortslutningsstrøm, Isc Tomgangsspenningen, Uoc Strøm-spenningsdiagram, UI-diagram Levert effekt som funksjon av lastmotstand Optimal last, Rpmax Virkningsgrad, ή

16 Måleoppstilling Lyskilde 300 - 500 W Multimeter
Lysintensitetsmåler v/solcellen ca W/m2

17 Tomgangsspenning og kortslutningsstrøm
+ - V + - A Måleområde: 2 V Måleområde:10 A

18 Måleoppstilling Lyskilde 300 - 500 W
2 multimeter (Volt-meter og Ampér-meter) Lysintensitetsmåler v/solcellen ca W/m2 Motstandsbrett

19 Oppkobling med motstandsbrett
V + - A

20 Karakterisering av solcellene
Resistans ∞ 330 100 33 10 3,3 1 0,33 0,1 Målt spenning Målt strøm Effekt Tomgansspenning:_____V Kortslutningsstrøm:_____mA Maksimal effekt:_____mW Optimal belastningsmotstand:_____Ω

21 Fyllfaktor, FF Målt med forskjellige motstandsverdier
Kortslutningsstrøm Belastning 0Ω Tomgangsspenning Belastning ∞Ω

22 Optimal belastning, ei celle

23 Virkningsgrad PE PL Solcelle PL PE v = 100 %

24 Måleoppstilling virkningsgrad
Lyskilde W Lysintensitet v/solcellen ca W/m2 ?? cm Solcelle Lysmåler

25 Virkningsgraden Lyseffekt levert til solcellen =
Målt lyseffekt _____W/m2 x Solcellearea = _____m2 = _______W Lyseffekt levert til solcellen = Levert elektrisk effekt til belastningsmotstanden: Strøm x Spenning (v/optimal motstand: _____Ω) = Io x Uo= ______W Virkningsgrad = Lyseffekt levert til solcellen x 100% Elektrisk effekt levert til motstand =_______

26 Virkningsgrad som funksjon av lysintensitet

27 Oppsummering Det er mulig å gjennomføre mange ulike prosjekter i videregående skole. Bruk av nakne celler: + Gir ”hands on” erfaring med silisiumet på godt og vondt + Cellene kan formes og tilpasses + Cellene er relativt billige – Cellene er ekstremt skjøre, går lett i stykker – Gir relativt dårlig virkningsgrad – Kan lett ødelegges av varme (virkningsgraden faller med oppvarming) – Vanskelig å lodde, men lette å laminere (gir økt kontakt motstand) Bruk av ferdig monterte celler: + Robuste + Lette å koble sammen – Dyrere – Vanskeligere å tilpasse til spesiell bruk