【正文】 四點(diǎn)探針是用來消除測試線中的串聯(lián)電阻 ， 和探頭 電池之間的接觸電阻的影響的器材 。 光源接近 光源由計(jì)算機(jī)控制 溫度控制試驗(yàn)臺把電池溫度控制在 25176。 當(dāng)這兩種電阻大小相近時(shí) ， 分流到并聯(lián)電阻的電流將增加 ， 即增加了并聯(lián)電阻的能量損失 。因此 ， 在聚光條件下 ， VOC隨著光強(qiáng)上升呈對數(shù)形式增加 ， 如下式所示： 00S C S CO C O CX I In kT n kT n kTV 39。 其他效應(yīng) 光強(qiáng)效應(yīng) 167。 然而 ， 這種影響是很小的 ， 下面的方程說明 硅太陽能電池中短路電流受溫度影響程度 ： 而 溫度對最大輸出功率 Pm的影響 為： ? ?1 1 1 110 004 0 005m O C SCm v arm O C SCmmdP dV dIdF F PP dT V dT F F dT I dTdP . . / CP dT? ? ? ??? ~2022/5/26 52 南極洲 ， 正在測量太陽能電池的效率 。 167。 其他效應(yīng) 溫度效應(yīng) 167。 其他效應(yīng) 溫度效應(yīng) 167。 電阻效應(yīng) 串、并聯(lián)電阻的共同影響 式中 IL為光生電流。 即最大功率近似等于無并聯(lián)電阻時(shí)的功率減去并聯(lián)電阻所消耗的功率 。 P rV I FF V I FF r FF FF r??? ? ? ??? ??? ?0 1ssF F F F r?? 并聯(lián)電阻 RSH造成的顯著的功率損失通常是由于制造缺陷引起的 ，而不是糟糕的電池設(shè)計(jì) 。 計(jì)算太陽能電池的最大功率的方程 如下： 2 111mm p m p m p m p s mp SCm p O Cp m p s m p sSm p m pCHI IVP 39。 串聯(lián)電阻對電池的主要影響是減小填充因子 ， 此外 ， 當(dāng)阻值過大時(shí)還會減小短路電流 。 其中最常見的寄生電阻為串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻 。近幾年的太陽能電池最高效率表將在 太陽能電池效率測量結(jié)果 一節(jié)中給出 。 FF=VmpImp/（ VOCISC ） 2022/5/26 UNSW新南威爾士大學(xué) 33 167。上面的方程只與 VOC和 Vmp， 所以還需要額外的能求出 Imp和 FF的方程 。 要計(jì)算電池的 FF可以對電池的功率進(jìn)行求導(dǎo) ， 令其值為零 ， 便可找出功率最大時(shí)的電壓電流值了 。 填充因子被定義為電池的最大輸出功率與開路 VOC和 ISC的乘積的比值 。 由于短路電流的變化很小 ， 而飽和電流的大小可以改變幾個數(shù)量級 ， 所以主要影響是飽和電流 。 實(shí)驗(yàn)室測得的數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到 42mA/cm2， 而商業(yè)用太陽能電池的短路電流在 28到 35mA/cm2之間 。 ? 入射光的光譜 。 2022/5/26 UNSW新南威爾士大學(xué) 24 太陽能電池的伏安曲線 短路電流 ISC是電池流出的最大電流，此時(shí)穿過電池的電壓為零。 第一象限的伏安曲線方程為： 0 1LqVI I I I e xpn kT????? ? ? ? ? ????????? 167。而電池短路時(shí) ， pn結(jié)兩邊的少數(shù)載流子濃度以及由少數(shù)載流子決定大小的漂移電流都將增加 。 穿過 pn結(jié)的電壓將達(dá)到新的平衡 。 在太陽能電池中 ， 電壓是由所謂的 “ 光生伏打效應(yīng) ” 過程產(chǎn)生的 。然而 ， 不同于量子效率的矩形曲線 ， 光譜響應(yīng)曲線在隨著波長減小而下降 。 理想太陽能電池 量子效率 “ 光譜響應(yīng) ” 在概念上類似于量子效率 。 影響收集效率的因素同樣影響著量子效率 。 2022/5/26 UNSW新南威爾士大學(xué) 14 167。 波長 103cm1， 因此其吸收長度更深一些 。 167。 前端表面 在高復(fù)合率的情況下，其表面的收集概率很低。 在耗散區(qū)的所有光生載流子的收集概率都是相同的 ， 因?yàn)樵谶@個區(qū)域的電子空穴對會被電場迅速地分開 。pn結(jié)是通過其內(nèi)建電場的作用把載流子分開的。 理想太陽能電池 太陽能電池的結(jié)構(gòu) 167。 對太陽能電池 的測量 167。 太陽能電池的 參數(shù) 167。 許多不同的材料和工藝都基本上能滿足太陽能轉(zhuǎn)化的需求 ， 但實(shí)際上 ， 幾乎所有的光伏電池轉(zhuǎn)化過程都是使用 組成 pn結(jié)形式 的半導(dǎo)體材料來完成的 。 如果載流子被復(fù)合了 ， 光生電子空穴對將消失 ， 也產(chǎn)生不了電流或電能了 。 少數(shù)載流子不能穿過半導(dǎo)體和金屬之間的界限 ， 如果要阻止復(fù)合并對電流有貢獻(xiàn)的話 ， 必須通過 pn結(jié)的 收集 。 167。 ? ? ? ?0WLJ q G x C P x dx ? ?? ? ? ?? ? ? ?00 w xq H e d C P x d x??? ? ??? ??2022/5/26 10 收集概率 生成率 在電池中的距離 167。 因此 ， 如果頂端表面的收集概率非常低的話 ， 入射光中藍(lán)光將不對光生電池做出貢 獻(xiàn) 。 如果某個特定波長的所有光子都被吸收 ， 并且其所產(chǎn)生的少數(shù)載流子都能被收集 ， 則這個特定波長的所有光子的量子效率都是相同的 。 紅光響應(yīng)的降低是由于背表面反射、對長波光的吸收的減少和短擴(kuò)散長度 下圖為硅太陽能電池的量子效率 。 “ 內(nèi)部 ” 量子效率 指的是那些沒有被反射和透射且能夠產(chǎn)生可收集的載流子的光的量子效率 。 光譜響應(yīng) 167。 公式如下： 2022/5/26 UNSW新南威爾士大學(xué) 18 167。 2022/5/26 UNSW新南威爾士大學(xué) 19 167。 2022/5/26 UNSW新南威爾士大學(xué) 21 動畫顯示了太陽能電池分別在熱平衡 、 短路和開路下的載流子運(yùn)動狀態(tài) 。 太陽能電池的參數(shù) 電池的伏安曲線 太陽能電池的伏安曲線是電池二極管在黑暗時(shí)的伏安曲線與光生電流的疊加 。 167。 要消除太陽能電池對表面積的依賴 ，通常需改變短路電流強(qiáng)度 （ JSC單位為 mA/cm2） 而不是短路電流 。 對于表面完全鈍化和生成率完全相同的電池來說 ， 短路電流方程近似于： JSC=qG(Ln+Lp) 式中 G代表生成率 ， 而 Ln和 Lp分別為電子和空穴的擴(kuò)散長度 。 2022/5/26 27 167。 太陽電池的參數(shù) 開路電壓 01LOC Ink TV lnqI???????? 通過把輸出電流設(shè)置成零，便可得到太陽能電池的開路電壓方程： 短路電流和開路電壓分別是太陽能電池能輸出的最大電流和最大電壓 。 太陽能電池的參數(shù) 填充因子 輸出電流 （ 紅線 ） 和功率的 （ 藍(lán)線 ） 圖表 。 例如 ， GaAs太陽能電池的填充因子能達(dá)到 。 大的 n值不僅會降低填充因子 ， 還會因?yàn)楦邚?fù)合效應(yīng)而降低開路電壓 。 測量陸地太陽能電池的條件是光照 25176。 此參數(shù)在分析電池特性 ， 特別是研究 寄生電阻損失機(jī)制 時(shí)非常重要 。 由歐姆定律可以求出單位面積的阻值 ， R（ Ω cm2 ） =V/J。 電阻效應(yīng) 串聯(lián)電阻 串聯(lián)電阻并不會