太陽能電池主要技術參數

太陽能電池主要技術參數第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四測試簡化電路:第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四太陽能電池測試曲線第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四標準測試條件地面標準陽光光譜采用總輻射的AM1.5標準陽光光譜25℃，生產中使用的溫度測量系統，準確度為±2℃123AM1.51000W/m2

，1000W/m2是標準測試太陽電池的光線的輻照度。太陽光伏能源系統標準化技術委員會（IEC—TC82）規定了標準測試條件：地面用太陽能電池的標準測試條件為：測試溫度：25±2℃，光源光譜輻照度1000W/m2，并且具有標準的AM1.5太陽能光譜輻照度分布。第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四AM（

airmass大氣質量）為了描述大氣吸收對太陽輻照能量及其光譜的分布的影響，引入大氣質量，如果把太陽當頂垂直于海平面的太陽輻射穿過大氣高度作為一個大氣質量，則太陽在任意位置時大氣質量定義為從海平面看太陽通過大氣的距離與太陽在天頂時通過大氣距離之比。第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四

由圖可知由于大氣中不同成分氣體的作用，在AM1.5時，相當一部分波長的太陽光已被散射和吸收。其中，臭氧層對紫外線的吸收最為強烈；水蒸氣對能量的吸收最大，約20%被大氣層吸收的太陽能是由于水蒸氣的作用；而灰塵既能吸收也能反射太陽光。第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四標準電池第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四主要技術參數短路電流Isc開路電壓Voc填充因子FF（曲線因子）光電轉換效率η最大功率Pm（最佳工作點）最大工作電流Im

最大工作電壓Vm太陽能電池溫度系數α

、β

、γ第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四二極管基礎：肖克萊方程式：----Js為飽和電流密度第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四理想情況下等效電路：二極管正向電流：q為電子電荷，U為等效二極管的端電壓；K為波爾茲曼常數，T為絕對溫度；A為二極管的曲線因子，通常取值在1~2之間。為二極管反向飽和電流，其值等于在黑暗中通過PN結的少數載流子的空穴電流和電子電流之和，二極管光生電流二極管漏電（暗電流）第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四太陽能電池實際等效電路：第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四串聯電阻：第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四并聯電阻：Rsh主要是電池邊緣漏電，電池表面污染或耗盡區內的復合電流引起，這幾種電流構成漏電流。并聯電阻越大，漏電流就越小。

漏電流：我們都知道，太陽能電池片可以分3層，即薄層（即N區），耗盡層（即PN結），體區（即P區），對電池片而言，始終是有一些有害的雜質和缺陷的，有些是硅片本身就有的，也有的是我們的工藝中形成的，這些有害的雜質和缺陷可以起到復合中心的

作用，可以虜獲空穴和電子，使它們復合，復合的過程始終伴隨著載流子的定向移動，必然會有微小的電流產生，這些電流對測試所得的暗電流的值是有貢獻的，由薄層貢獻的部分稱之為薄層漏電流，由體區貢獻的部分稱之為體漏電流。補充：第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四當負載從0變化到無窮的時候，就可以根據上式畫出太陽能電池的負載特性曲線（伏安特性曲線）曲線上的每一點稱為工作點，工作點和原點的連線稱為負載線，斜率為：顯然，當并聯電阻Rsh越大，串聯電阻越小，就越接近于理想的太陽電池，電池的特性也就越好第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四不同串聯電阻下的IV曲線不同并聯電阻下的IV曲線Rs和Rsh對IV曲線的影響：第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四在一定溫度和太陽光輻照度的條件下，太陽電池子在端電壓為0時的輸出電流令V=0,得到Isc=Iph太陽電池的短路電流Isc與電池的面積有關，面積越大，短路電流也越大一般：單晶Isc=5.6A(125X125)

多晶Isc=8.1A(156X156)短路電流Isc：第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四太陽能電池在空載情況下的端電壓為太陽能電池的開路電壓，用Uoc表示對于一般電池，可以認為接近于理想太陽能電池，即Rs=0,Rsh=∞,令I=0,可得：可見：太陽電池的開路電壓Uoc與太陽電池的面積大小無關，一般單晶Uoc=0.62V,多晶Uoc=0.615V開路電壓Voc：第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四填充因子FF：FF是衡量太陽能電池輸出特性的重要指標，是代表太陽能電池在帶最佳負載時，能輸出的最大功率的特性，其值越大表示太陽能電池的輸出功率越大。FF的值始終小于1。FF是一個重要的參數，反映太陽能電池的質量，串聯電阻越大，短路電流下降越多，填充因子也隨之減少的越多；并聯電阻越小，這部分電流越大，開路電壓就下降的越多，填充因子隨之也下降的越多，太陽能電池的串聯電阻越小，并聯電阻越大，填充因子也就越大，反映到太陽能電池的電流-電壓曲線上就是曲線接近正方形，此時太陽能電池可以實現很高轉換效率。FF取決于入射光強、材料的禁帶寬度、理想系數、串聯電阻和并聯電阻等。對于有合適效率的電池，該值應在0.70-0.85范圍之內。第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四光電轉換效率μ：UmIm為改太陽能電池最大輸出功率點對應的最佳工作電壓和最佳工作電流，A表示包括柵線在內的電池總面積，Pin為單位面積入射光的功率。Pm=Isc*Voc*FF第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四Pm，Im，Um：P=UI，然后對乘積求極值第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四溫度系數α，β，γ隨著溫度升高，開路電壓變小而短路電流略微增大，導致轉換效率的降低。α=+（0.06~0.1)%/℃β=—（0.3~0.4)%/℃γ=—（0.35~0.5)%/℃溫度升高，短路電流少量增加，開路電壓嚴重降低，因為開壓與半導體材料的禁帶寬度有關，禁帶寬度隨溫度變化而變化….第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第25頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四基本關系式：1F