应用光伏学第3章太阳能电池特性.ppt

计算并联电阻对填充因子的影响与计算串联电阻对填充因子的影响时所使用的方法相似。即最大功率近似等于无并联电阻时的功率减去并联电阻所消耗的功率。方程如下： * UNSW新南威尔士大学 * 这里把rsh=Rsh/RCH定义为规一化的并联电阻。 § 3.3.4 电阻效应并联电阻 我们假设开路电压和短路电流都没有受并联电阻的影响，则可计算出并联电阻对填充因子的影响： 同样，对没有被并联电阻影响的填充因子，我们用FF0表示，而FF’则改用FFsh表示： FFsh=FF0（1-1/rsh） 下面将列出更加精确的以实验为基础的方程 * 此方程在rsh0.4时有效 § 3.3.4 电阻效应并联电阻 当并联电阻和串联电阻同时存在时，太阳能电池的电流与电压的关系为： * 而电池的等效电路图为： § 3.3.5 电阻效应串、并联电阻的共同影响 式中IL为光生电流。） （第一象限的伏安曲线方程为： 上式中FFs=FF0[（1-1.1rs）+r2s/5.4] 则将上面的方程结合后得到FF： * UNSW新南威尔士大学 * § 3.3.5 电阻效应串、并联电阻的共同影响 结合串联电阻和并联电阻的影响，总的方程为： 像所有其它半导体器件一样，太阳能电池对温度非常敏感。温度的升高降低了半导体的禁带宽度，因此影响了大多数的半导体材料参数。 可以把半导体的禁带宽度随温度的升高而下降看成是材料中的电子能量的提高。因此破坏共价键所需的能量更低。在半导体禁带宽度的共价键模型中，价键能量的降低意味着禁带宽度的下降。 * UNSW新南威尔士大学 * § 3.4.1 其他效应温度效应 § 3.4.1 其他效应温度效应 在太阳能电池中，受温度影响最大的参数是开路电压。温度的改变对伏安曲线的影响如下图所示。 短路电流ISC提高幅度很小 温度较高的电池 开路电压Voc下降幅度大 1、开路电压随温度的升高而减小； 2、短路电流随温度的升高略有增加。 1、开路电压随着温度而减小是因为I0对温度的依赖。关于pn结两边的I0的方程如下： 式中，q为一个电子的电荷量；D为硅材料中少数载流子的扩散率；L为少数载流子的扩散长度；ND为掺杂率；ni为硅的本征载流子浓度。 在上述方程中，许多参数都会受温度影响，其中影响最大的是本征载流子浓度ni。本征载流子浓度决定于禁带宽度（禁带宽度越低本征载流子浓度越高）以及载流子所拥有的能量（载流子能量越高浓度越高）。 * UNSW新南威尔士大学 * § 3.4.1 其他效应温度效应 § 3.4.1 其他效应温度效应 关于本征载流子的方程为： 式中，T表示温度，h和k都是常数，me和mh分别是电子和空穴的有效质量；EG0为禁带宽度，B是也是一个常数，但基本不受温度影响。把这个方程带回到求解电流的方程中，并假设温度对其它参数的影响忽略不计，则： * UNSW新南威尔士大学 * 式中B’为一个不受温度影响的常数。常数γ，被用来代替数字3以把其它参数可能受温度的影响包括进去。对于温度接近于室温的硅太阳能电池来说，温度每升高10°C，I0将升高将近一倍。 把上述方程代入到VOC的方程中，便可计算出I0对开路电压的影响。 § 3.4.1 其他效应温度效应 其中，VG0=EG0/q。 * UNSW新南威尔士大学 * 此方程显示，随着温度升高，太阳能电池的开路电压线性的减小。即电池的电压越大，受温度的影响就越小。 对于硅，EG0为1.2eV，取γ=3，则开路电压的变化为大约2.2mV/°C。 § 3.4.1 其他效应温度效应 我们假设dVOC /dT不受dISC /dT的影响，则 § 3.4.1 其他效应温度效应 3、同时，硅电池的填充因子FF受温度的影响为： 2、 当温度升高时，短路电流ISC会轻微地上升，因为当禁带宽度EG减小时，将有更多的光子有能力激发电子空穴对。然而，这种影响是很小的，下面的方程说明硅太阳能电池中短路电流受温度影响程度： 而温度对最大输出功率Pm的影响为： * *