第3章太阳能电池的特性分解.ppt

上述方程显示了VOC取决于太阳能电池的饱和电流和光生电流。由于短路电流的变化很小，而饱和电流的大小可以改变几个数量级，所以主要影响是饱和电流。饱和电流I0主要取决于电池的复合效应。即可以通过测量开路电压来算出电池的复合效应。实验室测得的硅太阳能电池在AM1.5光谱下的最大开路电压能达到720mV，而商业用太阳能电池通常为600mV。 * UNSW新南威尔士大学 * § 3.2.3 太阳电池的参数开路电压 通过把输出电流设置成零，便可得到太阳能电池的开路电压方程： 短路电流和开路电压分别是太阳能电池能输出的最大电流和最大电压。然而，当电池输出状态在这两点时，电池的输出功率都为零。“填充因子”，通常使用它的简写“FF”，是由开路电压VOC和短路电流ISC共同决定的参数，它决定了太阳能电池的输出效率。填充因子被定义为电池的最大输出功率与开路VOC和ISC的乘积的比值。从图形上看，FF就是能够占据IV曲线区域最大的面积。如下图所示。 * * § 3.2.4 太阳能电池的参数填充因子 § 3.2.4 太阳能电池的参数填充因子 输出电流（红线）和功率的（蓝线）图表。同时标明了电场的短路电流（ISC）点、开路电压（VOC）点以及最大功率点（Vmp，Imp），点击图片可以看到当电池的填充因子变小时曲线是如何变化的。 FF是对伏安曲线的矩形面积的测量，则电压高的太阳能电池，其FF值也可能比较大，因为伏安曲线中剩余部分的面积会更小。要计算电池的FF可以对电池的功率进行求导，令其值为零，便可找出功率最大时的电压电流值了。即： d（IV）/dV=0 并给出： * UNSW新南威尔士大学 * § 3.2.4 太阳能电池的参数填充因子 上述方程显示了电池的开路电压越高，填充因子就越大。然而，材料相同的电池的开路电压，它们的变化也相对较小。例如，(At one sun)在一个AM1.0下，实验室硅太阳能电池和典型的商业硅太阳能电池的开路电压之差大约为120mV，填充因子分别为0.85和0.83.然而，不同材料的电池的填充因子的差别则可能非常大。例如，GaAs太阳能电池的填充因子能达到0.89。 * UNSW新南威尔士大学 * § 3.2.4 太阳能电池的参数填充因子 然而，单从上面的步骤并不能得出一个简单或近似的方程。上面的方程只与VOC和Vmp，所以还需要额外的能求出Imp和FF的方程。一个比较常使用的经验方程是： 上述方程还说明了理想因子（也叫n因子）的重要性。理想因子是描述pn结质量和电池的复合类型的测量量。对于复合类型那一节所讨论的简单的复合来说，n的值为1。然而对于其它特别是效应很强的复合类型来说，n的值应该为2。大的n值不仅会降低填充因子，还会因为高复合效应而降低开路电压。 上述方程中一个重要的限制是，它求出的只是最大填充因子，然而实际上因为电池中寄生电阻的存在，填充因子的值可能会更低一些。因此，测量填充因子最常用的方法还是测量伏安曲线，即最大功率除以开路电压与短路电流的乘积。 FF=VmpImp/（VOCISC ） * UNSW新南威尔士大学 * § 3.2.4 太阳能电池的参数填充因子 * UNSW新南威尔士大学 * 发电效率是人们在比较两块电池好坏时最常使用参数。效率定义为电池输出的电能与射入电池的光能的比例。除了反映太阳能电池的性能之外，效率还决定于入射光的光谱和光强以及电池本身的温度。所以在比较两块电池的性能时，必须严格控制其所处的环境。测量陆地太阳能电池的条件是光照AM1.5和温度25°C。而空间太阳能电池的光照则为AM0。近几年的太阳能电池最高效率表将在太阳能电池效率测量结果一节中给出。 下式为计算发电效率的方程： Pmax= VOCISC FF ,η=Pmax/Pin = VOCISC FF /Pin § 3.2.5 太阳能电池的参数 效 率 直线斜率的倒数就是特征电阻。 太阳能电池的特征电阻就是指电池在输出最大功率时的输出电阻。如果外接负载的电阻大小等于电池本身的输出电阻，那么电池输出的功率达到最大，即工作在最大功率点。此参数在分析电池特性，特别是研究寄生电阻损失