Wie steigt/fällt die Ausgangsspannung einer Solarzelle?

Ich bin verwirrt darüber, wie Spannung und Strom in einer Solarzelle funktionieren. Ich weiß, dass der Strom durch die Menge an Sonnenlicht beeinflusst wird, die die Zelle von der Sonne erhält, und die Spannung der Zelle basiert auf dem elektrischen Feld des PN-Übergangs.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Als ich von Solarzellen erfuhr, dachte ich, dass die Spannung konstant oder zumindest nahezu konstant sei, aber wenn ich mir die IV-Kurven ansehe, steigt die Spannung aus irgendeinem Grund an und ich bin mir nicht sicher, warum. Ich habe ein Video gesehen, in dem die Ausgangsspannung einer Solarzelle an verschiedenen Widerständen verglichen wurde, die sich mit der Änderung des Widerstands änderten. Steigt die Spannung deshalb an? Wenn dies der Fall ist, bedeutet dies auch, dass die Spannung vom Strom und Widerstand eines Stromkreises abhängt (anstatt dass der Strom von der Spannung und dem Widerstand des Stromkreises abhängt?), Weil ich gelernt habe, dass das Ohmsche Gesetz besagt, dass der Strom davon abhängt Spannung und Widerstand, nicht umgekehrt. Oder denke ich da nur falsch? Danke für die Hilfe!

Können Sie die IV-Kurve hinzufügen, auf die Sie sich beziehen?
Hallo, ja, ich habe gerade ein Bild hinzugefügt.

Antworten (1)

Es hilft zu verstehen, dass eine Solarzelle nur eine gewöhnliche Siliziumdiode ist (aber schrecklich breit). Es hat die gleiche Kurve.

Wenn es Strom erzeugt, steigt die Spannung. Wenn die Spannung ansteigt, beginnt die Diode zu leiten (über 0,4 V) und schließt sich selbst kurz. Dadurch wird die Spannung begrenzt.

Mehr Sonne = mehr Strom, und Sie bewegen sich auf der Diodenkurve (Durchlassspannung) weiter nach oben.

"Ah ha", höre ich Sie sagen, "aber wie kommt es, dass dies bei weniger als 0,5 V und nicht bei 0,7 V passiert?"

Nun, es ist eine sehr große Diode, daher ist der Strom pro mm tatsächlich ziemlich niedrig und daher nicht sehr weit oben in der Kurve. Verwenden Sie den Simulator, um mit der Schaltung zu spielen. Sehen Sie, dass der Strom 1 Millionstel dessen beträgt, was eine Solarzelle macht

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der intern erzeugte Strom ist direkt proportional zum Licht und konstant bei einer bestimmten Lichtstärke, 1 Photon ~ = 1 Elektron.

Wenn I = 1 A und Ihre Last 0,2 Ohm beträgt, ergibt V = E * I 0,2 V über die Zelle (und 0,2 W Leistung).

Wenn Rload = 1 Ohm, V = 1 V, aber die Diode leitet bei 0,5 V. Also gehen 0,5 A durch Rload, und daher gehen 0,5 A intern durch den Diodenübergang (und gehen verloren), und nur die Hälfte der Leistung kommt heraus (0,5 A x 0,5 V = 0,25 W).

Wenn RLoad 0,4 Ohm beträgt, ist V = 0,4 V, und die gesamte Leistung (0,4 W) gelangt an die Last

Rload muss sich also ändern, wenn sich Licht / Strom ändern, um die Leistungsübertragung zu maximieren. Zu hoch verlierst du Kraft, zu niedrig verlierst du Kraft.

Dies führt zum MPPT- oder Maximum Power Point Tracking-Controller.

Vielen Dank für Ihre Antwort! Ich habe gelernt, dass eine Diode keinen Strom durchlässt, bis die Elektronen genug Energie haben, um die Barriere zu überwinden, was meiner Meinung nach etwa 0,55 V beträgt. Aber gemäß der IV-Kurve nimmt der Strom ab, wenn die Spannung diesen Punkt erreicht. Bedeutet dies, dass die Spannung ansteigt, wenn Strom durch die Solarzelle fließt, bis sie den Punkt erreicht, an dem die Barriere zusammenbricht?
@MomoBobo Klicken Sie auf "Diese Schaltung simulieren" und lernen Sie durch Ausprobieren.
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