PL 
EnglishDomyślny
Українська☀ Krzywa I–V ogniwa słonecznego
Model jednodiodowy Shockleya: zobacz krzywe I–V i P–V, współczynnik wypełnienia, sprawność PCE oraz diagram pasmowy złącza p-n przy różnym nasłonecznieniu i temperaturze.
O krzywej I–V ogniwa słonecznego
Ta symulacja modeluje krzemowe ogniwo fotowoltaiczne za pomocą jednodiodowego równania z rezystancją szeregową: I = Iph − I0·[exp(q(V + IRs)/nkT) − 1]. Ponieważ prąd występuje po obu stronach równania, strona rozwiązuje je iteracyjnie w 300 punktach napięciowych, aby wykreślić krzywe I–V i P–V, a następnie wyznacza napięcie obwodu otwartego, prąd zwarcia, punkt mocy maksymalnej, współczynnik wypełnienia i sprawność.
Pięć suwaków ustawia natężenie promieniowania G (100–1400 W/m²), temperaturę T (250–380 K), współczynnik idealności diody n, prąd nasycenia w ciemności I0 oraz rezystancję szeregową Rs. Towarzyszący diagram pasmowy pokazuje złącze p–n, obszar zubożony i absorpcję fotonów. Zrozumienie tych krzywych ma kluczowe znaczenie przy doborze paneli słonecznych, śledzeniu punktu mocy maksymalnej i przewidywaniu uzysku w rzeczywistych instalacjach.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest krzywa I–V ogniwa słonecznego?
To zależność między prądem dostarczanym przez ogniwo fotowoltaiczne a napięciem na jego zaciskach, od zwarcia do obwodu otwartego. Każdy punkt krzywej to możliwy stan pracy; panel generuje użyteczną moc jedynie w punkcie mocy maksymalnej (MPP), gdzie iloczyn V×I osiąga maksimum.
Jakiego równania używa ta symulacja?
Wykorzystuje model jednodiodowy z rezystancją szeregową: I = Iph − I0·[exp(q(V + IRs)/nkT) − 1]. Fotoprąd Iph skaluje się liniowo z natężeniem promieniowania, natomiast człon diodowy określa wykładnicze załamanie krzywej w pobliżu napięcia obwodu otwartego.
Dlaczego równanie rozwiązywane jest iteracyjnie?
Rezystancja szeregowa Rs sprawia, że prąd występuje po obu stronach równania (wewnątrz wykładniczej jako IRs), więc równanie jest niejawne i nie można go przekształcić algebraicznie. Symulacja wykorzystuje pętlę punktu stałego, wykonującą do 100 iteracji na każdy krok napięcia, aby uzyskać zbieżność wartości prądu.
Co robią suwaki natężenia promieniowania i temperatury?
Natężenie promieniowania G skaluje fotoprąd, więc jego zwiększenie podnosi całą krzywą i niemal proporcjonalnie zwiększa prąd zwarcia Isc. Temperatura przede wszystkim obniża napięcie obwodu otwartego o około 2 mV na kelwin dla krzemu, nieznacznie zwiększając Isc, dlatego gorące panele tracą sprawność.
Czym jest współczynnik wypełnienia?
Współczynnik wypełnienia FF = Pmax / (Isc·Voc) mierzy, jak bardzo „prostokątna” jest krzywa I–V. Idealny prostokąt dałby FF = 1; dobre ogniwa krzemowe osiągają wartości około 0,80–0,85. Zwiększenie suwaka rezystancji szeregowej widocznie przechyla „kolano” krzywej i obniża współczynnik wypełnienia.
Jak obliczana jest tutaj sprawność konwersji mocy?
Sprawność PCE = Pmax / (G·Acell), wyrażona w procentach. Model zakłada powierzchnię ogniwa Acell równą 0,01 m² (100 cm²), więc dzieli szczytową moc elektryczną przez moc optyczną padającą na tę powierzchnię przy wybranym natężeniu promieniowania.
Co oznacza współczynnik idealności n?
Współczynnik idealności opisuje, jak blisko złącze odpowiada zachowaniu idealnej diody. Wartość 1 oznacza, że rekombinacja jest zdominowana przez dyfuzję w objętości materiału, natomiast wartości zbliżające się do 2 wskazują na znaczącą rekombinację w obszarze zubożonym. Zwiększenie n łagodzi przebieg wykładniczy i przesuwa napięcie obwodu otwartego.
Czym jest prąd nasycenia w ciemności I0?
I0 to niewielki prąd upływu płynący przy polaryzacji zaporowej bez oświetlenia, określony przez rekombinację nośników w ogniwie. Większe I0 obniża napięcie obwodu otwartego, ponieważ Voc ≈ nkT/q · ln(Iph/I0 + 1). Suwak obejmuje realistyczny zakres od 10−11 do 10−9 A.
Czy ta symulacja jest fizycznie dokładna?
Odzwierciedla poprawną jakościowo fizykę oraz realistyczne trendy dla pojedynczego ogniwa krzemowego, uwzględniając zależności od natężenia promieniowania, temperatury, rezystancji i współczynnika idealności. Jest to jednak model uproszczony: pomija rezystancję bocznikową, efekty widmowe i częściowe zacienienie, a parametry mają charakter reprezentatywny, a nie dokładnie zgodny z kartą katalogową, więc podane wartości należy traktować jako poglądowe.
Czym jest punkt mocy maksymalnej i dlaczego ma znaczenie?
MPP to jedyne napięcie, przy którym iloczyn prądu i napięcia jest największy, zaznaczone na wykresie. Rzeczywiste systemy wykorzystują elektronikę śledzenia punktu mocy maksymalnej (MPPT), aby utrzymać panel w tym punkcie w miarę zmian nasłonecznienia i temperatury, pozyskując nawet o 30% więcej energii niż przy stałym napięciu pracy.
Dlaczego diagram pasmowy rozdziela poziom Fermiego?
Pod wpływem oświetlenia jeden równowagowy poziom Fermiego rozdziela się na dwa quasi-poziomy Fermiego — dla elektronów i dziur. Wielkość tego rozdzielenia odpowiada fotonapięciu, jakie może wytworzyć ogniwo; diagram poszerza tę różnicę w miarę wzrostu napięcia obwodu otwartego, ilustrując, jak pochłonięte fotony wywołują separację ładunków w złączu.
Model jednodiodowy Shockleya: zobacz krzywe I–V i P–V, współczynnik wypełnienia, sprawność PCE oraz diagram pasmowy złącza p-n przy różnym nasłonecznieniu i temperaturze.
3D · Three.js / WebGL renderer · 60 FPS target · runs fully client-side, no install