Modelo de circuito equivalente de célula solar
Uma célula solar pode ser modelada por um circuito elétrico equivalente. O modelo mais simples inclui uma fonte de corrente representando a corrente fotogerada ([latex]I_L[/latex]), em paralelo com um diodo representando a junção pn. Um modelo mais preciso adiciona uma resistência de derivação em paralelo ([latex]R_{sh}[/latex]) para correntes de fuga e uma resistência em série ([latex]R_s[/latex]) para a resistência de contato e do material.
O modelo de circuito equivalente é uma ferramenta poderosa para compreender e analisar o comportamento elétrico de uma célula solar. Ele abstrai a complexa física dos semicondutores em um diagrama de circuito simples com alguns componentes-chave. O núcleo do modelo é uma fonte de corrente ideal que produz uma corrente, [latex]I_L[/latex], diretamente proporcional à intensidade da luz incidente. Isso representa a geração de pares elétron-buraco por fótons.
Em paralelo com esta fonte de corrente, há um diodo. Este diodo simula o comportamento da própria junção pn. No escuro, a célula solar comporta-se apenas como um diodo, e sua característica corrente-tensão (I-V) segue a equação do diodo ideal. Quando iluminada, parte da corrente fotogerada é desviada através deste diodo interno, um processo conhecido como recombinação, que não contribui para a corrente de saída. A corrente de saída total [latex]I[/latex] é, portanto, a corrente fotogerada menos a corrente do diodo: [latex]I = I_L × I_D[/latex].
For a more realistic representation, two parasitic resistances are added. A series resistance, [latex]R_s[/latex], accounts for the resistance of the metal contacts, the emitter, and the bulk semiconductor material. It causes a voltage drop that reduces the terminal voltage and the fill factor. A shunt resistance, [latex]R_{sh}[/latex], is placed in parallel with the diode and current source. It represents leakage paths for the current across the p-n junction, often due to manufacturing defects. A low shunt resistance provides an alternate path for the photogenerated current, reducing the current delivered to the load. The governing equation for this single-diode model is: [latex]I = I_L – I_0 \left[ \exp\left(\frac{V+IR_s}{n k_B T/q}\right) – 1 \right] – \frac{V+IR_s}{R_{sh}}[/latex], where [latex]I_0[/latex] is the diode saturation current and [latex]n[/latex] is the ideality factor.
UNESCO Nomenclature: 2205
Eletrônicos
Precursores
- Desenvolvimento da teoria do diodo (equação do diodo de Shockley)
- lei de Ohm
- leis de circuito de Kirchhoff
- invenção da célula solar de junção pn
Aplicações
- Previsão do desempenho de células solares sob condições variáveis
- Caracterização de painéis solares na fabricação (traçado de curvas IV)
- Projeto de algoritmos de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT)
- simulando o comportamento de grandes conjuntos fotovoltaicos
Ideias de Inovação Potencial
Devido ao tráfego de bots de coleta de dados, atualmente superior a 40 mil por dia, este conteúdo é reservado aos membros da comunidade.
> Login < ou > Registrar < (100% gratuito) para acessar isso, assim como todo o restante do conteúdo e das ferramentas restritas.
Relacionado a: circuito equivalente, modelo de célula solar, resistência em série, resistência em paralelo, diodo, fotocorrente, curva IV, fator de preenchimento.