Расчет параметров солнечных элементов СКСЭ и ГОНП | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Шамин А. А., Печерская Е. А., Перунков М. А. Расчет параметров солнечных элементов СКСЭ и ГОНП // Молодой ученый. — 2017. — №5. — С. 63-66. — URL https://moluch.ru/archive/139/38831/ (дата обращения: 21.09.2018).



В данной работе использована методика расчета для получения вольтамперных характеристик СКСЭ на основе рутениевого красителя. Однако методика может быть применена к СКСЭ на основе любого другого красителя. Коэффициент поглощения рутениевого красителя в диапазоне от до и другие параметры и константы взяты из источников [1,4,8, 9] и представлены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры иконстанты, использованные вмодели

5.6 ()

T

300 K

0.9 эВ

0.95

D

На рисунке 2 представлена вольтамперная характеристика, полученная в зависимости от времени жизни электрона при толщине d=20 нм и = 0.9.

Рис. 2. Вольтамперная характеристика СКСЭ () в зависимости от времени жизни электрона

1 — 2 — ; 3 — ; 4 —

Таблица 2

Значения и

мВ

,%

0.8

11.170

819

0.828

7.572

0.9

12.470

822

0.858

8.482

0.95

13.120

823

0.827

8.937

1

13.770

824

0.827

9.392

Из таблицы 2 видно, что при увеличении , растет плотность тока короткого замыкания, а вместе с ним и энергоэффективность СКСЭ, тогда как напряжение холостого хода и фактор заполнения остаются практически неизменными.

На рисунках 3а и 3б изображены зависимости и [2,3]. Видно, что толщина данного слоя является важнейшим технологическим параметром, определяющим плотность тока короткого замыкания и энергоэффективность СКСЭ. Плотность тока короткого замыкания и энергоэффективность СКСЭ достигают максимальных значений в интервале от d=15 нм до d=20 нм [8,11]. Дальнейшее увеличение толщины приводит к уменьшению значений и эффективности СКСЭ. Также следует отметить, что толщина слоя TiO2 практически не влияет на напряжение холостого хода и фактор заполнения.

Описание: afisha_eng

Рис. 3а, 3б. График зависимости плотности тока от толщины и коэффициента энергоэффективности от толщины

Кривые, изображенные на рисунках 4 (а) и 4 (б), отвечают значениям плотности тока короткого замыкания и энергоэффективности СКСЭ соответственно в зависимости от времени жизни электрона.

afisha_eng

Рис 4а, 4б. График зависимости плотности тока от толщины и коэффициента энергоэффективности от

Полученные величины и согласуются с уже описанными ранее в литературе значениями для данного типа СКСЭ [5, 6, 7, 10, 12]. Следовательно, предложенная методика расчета является рабочей и гибкой, поэтому она может быть использована для проектирования и оптимизации СКСЭ.

Предложенная в данной статье методика расчета, позволяющая оптимизировать параметры любого типа СКСЭ, состоит из упрощенной физической модели и численного метода, допускающего решение системы дифференциальных уравнений, полученных из этой модели.

Применение данной методики позволило определить вольтамперные характеристики СКСЭ на основе рутения и рассчитать и . Полученные результаты согласуются с описанными в литературе значениями. Также проанализировано влияние материала полупроводника и красителя и различных технологических параметров на производительность СКСЭ. Продемонстрировано, что оптимальная толщина слоя диоксида титана d = 15 нм, при этом дальнейшее увеличение приводит к незначительному уменьшению производительности СКСЭ. Показано также влияние времени жизни электрона. Значения свыше 40–50 мс не приводят к увеличению производительности СКСЭ.

Таким образом, предложенная в данной статье методика расчета позволяет проводить комплексный анализ производительности СКСЭ и допускает дальнейшее развитие численных методов для проектирования и оптимизации любых типов СКСЭ.

Литература:

  1. H. S. Jung and J. K. Lee, “Dye sensitized solar cells for economically viable photovoltaic systems,” The Journal of Physical Chemistry Letters, vol. 4, no. 10, pp. 1682–1693, 2013.
  2. A. Yella, H.-W. Lee, H. N. Tsao et al., “Porphyrin-sensitized solar cells with cobalt (II/III)-based redox electrolyte exceed 12 percent efficiency,” Science, vol. 334, no. 6056, pp. 629–634, 2011.
  3. M. Grätzel, “Dye-sensitized solar cells,” Journal of Photochemistry and Photobiology C, vol. 4, no. 2, pp. 145–153, 2003.
  4. J. Ferber, R. Stangl, and J. Luther, “Electrical model of the dye-sensitized solar cell,”Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 53, no. 1–2, pp. 29–54, 1998.
  5. J. Bisquert and I. Mora-Seró, “Simulation of steady-state characteristics of dye-sensitized solar cells and the interpretation of the diffusion length,” Journal of Physical Chemistry Letters, vol. 1, no. 1, pp. 450–456, 2010.
  6. S. Wenger, M. Schmid, G. Rothenberger, A. Gentsch, M. Grätzel, and J. O. Schumacher, “Coupled optical and electronic modeling of dye-sensitized solar cells for steady-state parameter extraction,” Journal of Physical Chemistry C, vol. 115, no. 20, pp. 10218–10229, 2011.
  7. S. Wenger, M. Schmid, G. Rothenberger, A. Gentsch, M. Grätzel, and J. O. Schumacher, “Coupled optical and electronic modeling of dye-sensitized solar cells for steady-state parameter extraction,” Journal of Physical Chemistry C, vol. 115, no. 20, pp. 10218–10229, 2011.
  8. J. Ferber, R. Stangl, and J. Luther, “Electrical model of the dye-sensitized solar cell,”Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 53, no. 1–2, pp. 29–54, 1998.
  9. P. H. Joshi, D. P. Korfiatis, S. F. Potamianou, and K. A. Th. Thoma, “Optimum oxide thickness for dye-sensitized solar cells-effect of porosity and porous size: a numerical approach,” Ionics, vol. 19, no. 3, pp. 571–576, 2013.
  10. D. Gentilini, A. Gagliardi, and A. D. Carlo, “Dye solar cells efficiency maps: a parametric study,” Optical and Quantum Electronics, vol. 44, no. 3–5, pp. 155–160, 2012.
  11. Liling G., Zhang S., Guanghui Z., Xing Li, Hanxing L. Synthesis and Characterization of Layered Perovskite-type organic-inorganic hybrids ((R-NH3)2(CH3NH3)Pb2I7), Journal of Wuhan university of technology-mater. Sci. Ed. — 2012
  12. Silvia C., Edoardo M., Paolo F., Andrea L., Francesco G., MAPbI3.xClx mixed halide perovskite for hybrid solar cells: the role of chloride as dopant on the transport and structural properties, Chem. Mater. — 2013 — P.4613–4618.
Основные термины (генерируются автоматически): короткое замыкание, время жизни электрона, плотность тока, методика расчета, литература значениями, коэффициент энергоэффективности, график зависимости плотности тока, рутениевый краситель, толщина, холостой ход.


Похожие статьи

Методика расчета параметров СКСЭ и СЭ ГОНП

зона проводимости, методика расчета, элемент, отражение света, метод пристрелки, единица объема, время жизни электронов, холостой ход, поправочный коэффициент, процесс рекомбинации.

Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом...

плотность стороннего тока. Результатом электромагнитного расчета являются локальные и интегральные значения характеристик электромагнитного поля в пазу электрической машины.

Расчёт температурного и влажностного режима внутри...

Литература: Руководство по хранению бронетанкового вооружения и техники.М.: Военное издательство, 1985.-296с.

Методика расчета температурного режима гелиотеплицы с подпочвенными аккумуляторами тепла.

Поверка измерительных трансформаторов тока на месте их...

Среди мероприятий по повышению энергоэффективности, в настоящее время, одним из

Рис. 4. Зависимость силы тока вторичной обмотки ТТ от тока нагрузки.

Экспериментально-расчётная методика поверки измерительных трансформаторов тока на местах их эксплуатации.

Обеспечение электродинамической стойкости силовых...

Ток термической стойкости Itт равен наибольшему действующему значению тока короткого замыкания за промежуток tт, которое трансформатор выдерживает в течение всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур...

Способ получения электроэнергии | Статья в журнале...

Энергоэффективность данного генератора, преобразовавшего механическую энергию в электрический ток, невелика.

Действующее значение выходного напряжения генератора в режиме холостого хода (n обмоток соединены последовательно)

Дополнительные потери мощности в силовых трансформаторах...

Представлены зависимости потерь от мощности трансформатора при различных значениях несинусоидальности.

KUn – коэффициент n-й гармоники. ΔP2ТР – потери короткого замыкания, кВт

где ΔPХХ – потери короткого замык холостого хода, кВт.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Для первого значения: Строим график зависимости и выводим уравнение двумя способами.

Результаты расчетов активностей, коэффициентов активностей и мольных долей заносим в таблицу 5.

Литература: Кузнецов Ю.С. Физическая химия – Челябинск: ЮУрГУ, 1998.

Методика расчета параметров СКСЭ и СЭ ГОНП

зона проводимости, методика расчета, элемент, отражение света, метод пристрелки, единица объема, время жизни электронов, холостой ход, поправочный коэффициент, процесс рекомбинации.

Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом...

плотность стороннего тока. Результатом электромагнитного расчета являются локальные и интегральные значения характеристик электромагнитного поля в пазу электрической машины.

Расчёт температурного и влажностного режима внутри...

Литература: Руководство по хранению бронетанкового вооружения и техники.М.: Военное издательство, 1985.-296с.

Методика расчета температурного режима гелиотеплицы с подпочвенными аккумуляторами тепла.

Поверка измерительных трансформаторов тока на месте их...

Среди мероприятий по повышению энергоэффективности, в настоящее время, одним из

Рис. 4. Зависимость силы тока вторичной обмотки ТТ от тока нагрузки.

Экспериментально-расчётная методика поверки измерительных трансформаторов тока на местах их эксплуатации.

Обеспечение электродинамической стойкости силовых...

Ток термической стойкости Itт равен наибольшему действующему значению тока короткого замыкания за промежуток tт, которое трансформатор выдерживает в течение всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур...

Способ получения электроэнергии | Статья в журнале...

Энергоэффективность данного генератора, преобразовавшего механическую энергию в электрический ток, невелика.

Действующее значение выходного напряжения генератора в режиме холостого хода (n обмоток соединены последовательно)

Дополнительные потери мощности в силовых трансформаторах...

Представлены зависимости потерь от мощности трансформатора при различных значениях несинусоидальности.

KUn – коэффициент n-й гармоники. ΔP2ТР – потери короткого замыкания, кВт

где ΔPХХ – потери короткого замык холостого хода, кВт.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Для первого значения: Строим график зависимости и выводим уравнение двумя способами.

Результаты расчетов активностей, коэффициентов активностей и мольных долей заносим в таблицу 5.

Литература: Кузнецов Ю.С. Физическая химия – Челябинск: ЮУрГУ, 1998.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Методика расчета параметров СКСЭ и СЭ ГОНП

зона проводимости, методика расчета, элемент, отражение света, метод пристрелки, единица объема, время жизни электронов, холостой ход, поправочный коэффициент, процесс рекомбинации.

Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом...

плотность стороннего тока. Результатом электромагнитного расчета являются локальные и интегральные значения характеристик электромагнитного поля в пазу электрической машины.

Расчёт температурного и влажностного режима внутри...

Литература: Руководство по хранению бронетанкового вооружения и техники.М.: Военное издательство, 1985.-296с.

Методика расчета температурного режима гелиотеплицы с подпочвенными аккумуляторами тепла.

Поверка измерительных трансформаторов тока на месте их...

Среди мероприятий по повышению энергоэффективности, в настоящее время, одним из

Рис. 4. Зависимость силы тока вторичной обмотки ТТ от тока нагрузки.

Экспериментально-расчётная методика поверки измерительных трансформаторов тока на местах их эксплуатации.

Обеспечение электродинамической стойкости силовых...

Ток термической стойкости Itт равен наибольшему действующему значению тока короткого замыкания за промежуток tт, которое трансформатор выдерживает в течение всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур...

Способ получения электроэнергии | Статья в журнале...

Энергоэффективность данного генератора, преобразовавшего механическую энергию в электрический ток, невелика.

Действующее значение выходного напряжения генератора в режиме холостого хода (n обмоток соединены последовательно)

Дополнительные потери мощности в силовых трансформаторах...

Представлены зависимости потерь от мощности трансформатора при различных значениях несинусоидальности.

KUn – коэффициент n-й гармоники. ΔP2ТР – потери короткого замыкания, кВт

где ΔPХХ – потери короткого замык холостого хода, кВт.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Для первого значения: Строим график зависимости и выводим уравнение двумя способами.

Результаты расчетов активностей, коэффициентов активностей и мольных долей заносим в таблицу 5.

Литература: Кузнецов Ю.С. Физическая химия – Челябинск: ЮУрГУ, 1998.

Методика расчета параметров СКСЭ и СЭ ГОНП

зона проводимости, методика расчета, элемент, отражение света, метод пристрелки, единица объема, время жизни электронов, холостой ход, поправочный коэффициент, процесс рекомбинации.

Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом...

плотность стороннего тока. Результатом электромагнитного расчета являются локальные и интегральные значения характеристик электромагнитного поля в пазу электрической машины.

Расчёт температурного и влажностного режима внутри...

Литература: Руководство по хранению бронетанкового вооружения и техники.М.: Военное издательство, 1985.-296с.

Методика расчета температурного режима гелиотеплицы с подпочвенными аккумуляторами тепла.

Поверка измерительных трансформаторов тока на месте их...

Среди мероприятий по повышению энергоэффективности, в настоящее время, одним из

Рис. 4. Зависимость силы тока вторичной обмотки ТТ от тока нагрузки.

Экспериментально-расчётная методика поверки измерительных трансформаторов тока на местах их эксплуатации.

Обеспечение электродинамической стойкости силовых...

Ток термической стойкости Itт равен наибольшему действующему значению тока короткого замыкания за промежуток tт, которое трансформатор выдерживает в течение всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур...

Способ получения электроэнергии | Статья в журнале...

Энергоэффективность данного генератора, преобразовавшего механическую энергию в электрический ток, невелика.

Действующее значение выходного напряжения генератора в режиме холостого хода (n обмоток соединены последовательно)

Дополнительные потери мощности в силовых трансформаторах...

Представлены зависимости потерь от мощности трансформатора при различных значениях несинусоидальности.

KUn – коэффициент n-й гармоники. ΔP2ТР – потери короткого замыкания, кВт

где ΔPХХ – потери короткого замык холостого хода, кВт.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Для первого значения: Строим график зависимости и выводим уравнение двумя способами.

Результаты расчетов активностей, коэффициентов активностей и мольных долей заносим в таблицу 5.

Литература: Кузнецов Ю.С. Физическая химия – Челябинск: ЮУрГУ, 1998.

Задать вопрос