Off-Grid-Wechselrichter

Der photovoltaische Effekt

Die Sammlung von Lichtträgern allein führt nicht zur Stromerzeugung. Um Strom zu erzeugen, muss neben einem Strom auch eine Spannung erzeugt werden. Spannung wird in einer Solarzelle durch einen Prozess erzeugt, der als "photovoltaischer Effekt" bekannt ist. Die Sammlung von lichterzeugten Trägern durch den p-n-Übergang verursacht eine Bewegung von Elektronen zur n-Typ-Seite und Löchern zur p-Typ-Seite der Verbindung. Unter Kurzschlussbedingungen kommt es zu keiner Ladungsbildung, da die Träger als lichtgenerierter Strom aus dem Gerät austreten.

Wenn jedoch verhindert wird, dass die lichterzeugten Träger die Solarzelle verlassen, verursacht die Sammlung von lichterzeugten Trägern eine Zunahme der Anzahl der Elektronen auf der n-Typ-Seite der p-n-Verbindung und eine ähnliche Zunahme von Löchern im p-Typ-Material. Diese Trennung der Ladung erzeugt ein elektrisches Feld an der Kreuzung, das im Gegensatz zu dem bereits an der Kreuzung vorhandenen Feld steht, wodurch das elektrische Nettofeld reduziert wird. Da das elektrische Feld eine Barriere für den Fluss des Vorwärtsvorspannungsdiffusionsstroms darstellt, erhöht die Verringerung des elektrischen Feldes den Diffusionsstrom. Ein neues Gleichgewicht wird erreicht, in dem eine Spannung über den p-n-Übergang vorhanden ist. Der Strom aus der Solarzelle ist die Differenz zwischen IL und dem Vorwärtsvorspannungsstrom. Unter offenen Stromkreisbedingungen steigt die Vorwärtsvorspannung der Verbindung bis zu einem Punkt an, an dem der lichterzeugte Strom genau durch den Vorwärtsvorspannungsdiffusionsstrom ausgeglichen wird und der Nettostrom Null ist. Die Spannung, die erforderlich ist, um diese beiden Ströme auszugleichen, wird als "Leerlaufspannung" bezeichnet. Die folgende Animation zeigt die Trägerströme bei Kurzschluss- und Leerlaufbedingungen.

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