太陽(yáng)能電池的基本特性與性能參數(shù)

　　太陽(yáng)能電池是一對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：?jiǎn)尉Ч瑁?font color="#0000ff">多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過(guò)程。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成P－N結(jié)。

　　當(dāng)光線照射太陽(yáng)能電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P－N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。

　　太陽(yáng)能電池的基本特性

　　太陽(yáng)能電池的基本特性有太陽(yáng)能電池的極性、太陽(yáng)電池的性能參數(shù)、太陽(yáng)能電池的伏安特性三個(gè)基本特性。具體解釋如下

　　1、太陽(yáng)能電池的極性

　　硅太陽(yáng)能電池的一般制成P+/N型結(jié)構(gòu)或N+/P型結(jié)構(gòu)，P+和N+，表示太陽(yáng)能電池正面光照層半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類(lèi)型；N和P，表示太陽(yáng)能電池背面襯底半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類(lèi)型。太陽(yáng)能電池的電性能與制造電池所用半導(dǎo)體材料的特性有關(guān)。

　　2、太陽(yáng)電池的性能參數(shù)

　　太陽(yáng)電池的性能參數(shù)由開(kāi)路電壓、短路電流、最大輸出功率、填充因子、轉(zhuǎn)換效率等組成。這些參數(shù)是衡量太陽(yáng)能電池性能好壞的標(biāo)志。

　　3　太陽(yáng)能電池的伏安特性

　　P-N結(jié)太陽(yáng)能電池包含一個(gè)形成于表面的淺P-N結(jié)、一個(gè)條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個(gè)涵蓋整個(gè)背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當(dāng)電池暴露于太陽(yáng)光譜時(shí)，能量小于禁帶寬度Eg的光子對(duì)電池輸出并無(wú)貢獻(xiàn)。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會(huì)對(duì)電池輸出貢獻(xiàn)能量Eg，大于Eg的能量則會(huì)以熱的形式消耗掉。因此，在太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，必須考慮這部分熱量對(duì)電池穩(wěn)定性、壽命等的影響。

[$page]　　有關(guān)太陽(yáng)電池的性能參數(shù)

　　1、開(kāi)路電壓

　　開(kāi)路電壓UOC：即將太陽(yáng)能電池置于100 mW/cm2的光源照射下，在兩端開(kāi)路時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出電壓值。

　　2、短路電流

　　短路電流ISC：就是將太陽(yáng)能電池置于標(biāo)準(zhǔn)光源的照射下，在輸出端短路時(shí)，流過(guò)太陽(yáng)能電池兩端的電流。

　　3、大輸出功率

　　太陽(yáng)能電池的工作電壓和電流是隨負(fù)載電阻而變化的，將不同阻值所對(duì)應(yīng)的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負(fù)載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大，即可獲得最大輸出功率，用符號(hào)Pm表示。此時(shí)的工作電壓和工作電流稱(chēng)為最佳工作電壓和最佳工作電流，分別用符號(hào)Um和Im表示。

　　4、填充因子

　　太陽(yáng)能電池的另一個(gè)重要參數(shù)是填充因子FF，他是最大輸出功率與開(kāi)路電壓和短路電流乘積之比。

　　FF 是衡量太陽(yáng)能電池輸出特性的重要指標(biāo)， 是代表太陽(yáng)能電池在帶最佳負(fù)載時(shí)， 能輸出的最大功率的特性，其值越大表示太陽(yáng)能電池的輸出功率越大。FF 的值始終小于l。實(shí)際上，由于受串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻的影響，實(shí)際太陽(yáng)能電池填充因子的值要低于上式所給出的理想值。串、并聯(lián)電阻對(duì)填充因子有較大影響。串聯(lián)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(lián)電阻越小，這部分電流就越大，開(kāi)路電壓就下降的越多，填充因子隨之也下降的越多。

　　5、轉(zhuǎn)換效率

　　太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接最佳負(fù)載電阻時(shí)的最大能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽(yáng)能電池的輸出功率與入射到太陽(yáng)能電池表面的能量之比。太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衡量電池質(zhì)量和技術(shù)水平的重要參數(shù)，他與電池的結(jié)構(gòu)、結(jié)特性、材料性質(zhì)、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環(huán)境變化等有關(guān)。