newnergy10-太陽能電池原理(編輯修改稿)
2025-06-16 23:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 0代入光電池的電流電壓方程 ， 得開路電壓為： 短路電流 Isc 如將 pn結短路 （ V=0） ， 因而 IF=0， 這時所得的電流為短路電流 Isc。 顯然 ， 短路電流等于光生電流 ， 即： Isc = IL I = IFIL = Is[exp(qV/kT)1]IL ３、填充因子 FF 在光電池的伏安特性曲線任一工作點上的輸出功率等于該點所對應的矩形面積，其中只有一點是輸出最大功率，稱為最佳工作點，該點的電壓和電流分別稱為最佳工作電壓 Vop和最佳工作電流 Iop。 填充因子定義為： 它表示了最大輸出功率點所對 應的矩形面積在 Voc和 Isc所組成 的矩形面積中所占的百分比。 特性好的太陽能電池就是能獲 得較大功率輸出的太陽能電池， 也就是 Voc， Isc和 FF乘積較大 的電池。對于有合適效率的電 池，該值應在 。 ４、太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率 η 表示入射的太陽光能量有多少能轉(zhuǎn)換為有效的電能。 即： 其中 Pin是入射光的能量密度， S為太陽能電池的面積，當 S是整個太陽能電池面積時， η稱為實際轉(zhuǎn)換效率；當S是指電池中的有效發(fā)電面積時， η叫本征轉(zhuǎn)換效率。 三、太陽能電池的等效電路 等效電路是描述太陽能電池的最一般方法。 理想 pn結太陽能電池的等效電路 理想 pn結太陽能電池可以用一恒定電流源Iph（光生電流）及一理想二極管的并聯(lián)來表示。其等效電路如左圖所示。其電流電壓關系滿足我們上一節(jié)所介紹的方程。 LSLF IkTqVIIII ????? ]1/[ e x p ( pn結太陽能電池的實際等效電路 實際上 ， pn結太陽能電池存在著 Rs和 Rsh的影響 。 其中 ， Rs是由材料體電阻 、 薄層電阻 、 電極接觸電阻及電極本身傳導電流的電阻所構成的總串聯(lián)電阻 。 Rsh是在pn結形成的不完全的部分所導致的漏電流 ， 稱為旁路電阻或漏電電阻 。這樣構成 的等效電路如右圖所示 。 根據(jù)前面所示的等效電路，考慮到串聯(lián)電阻 Rs和旁路電阻 Rsh的影響?？梢缘玫酵ㄟ^負載的電流電壓關系為： I = ILIs{exp[q(V+IRs)/kT]1}(V+IRs)/Rsh 上式是表示太陽能電池特性的一般公式 ， 叫做超越方程式 。Rs值變大會影響電池伏安特性曲線偏離理想曲線 ， 使 FF變小 ，Isc下降 ， 因而效率也下降；而旁路電阻 Rsh變小 ， 說明無光照時 pn結反向漏電流變大 ， 造成 Voc下降 ， FF變小 ， 因而效率下降 。 下面我們來分析一下串聯(lián)電阻 Rs和漏電電阻 Rsh對光電池效率的影響。根據(jù)圖示的電路，對同一個太陽能電池，當入射光強度較弱時， IL 較小，二極管電流和漏電流大小相差不多，此時， Rsh的影響較大。 I = ILIs[exp(qV/kT)1]V/Rsh 漏電電阻對光電池輸出特性的影響可用右圖表示 。 可以看出 ， 漏電電阻Rsh對光電流的影響較小 ， 而對開路電壓的影響較大 。 入射光功率一定 （ 100 mW/cm2)， 并假設
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