太陽(yáng)能電池伏安特性

太陽(yáng)能電池伏安特性第1頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六太陽(yáng)能電池的工作原理理想太陽(yáng)能電池等效電路圖和伏安特性曲線實(shí)際太陽(yáng)能電池等效電路圖和伏安特性曲線太陽(yáng)能電池伏安特性測(cè)試和影響因素第2頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池上并被吸收時(shí)，其中能量大于電池吸收材料禁帶寬度Eg的光子把價(jià)帶中電子激發(fā)到導(dǎo)帶上去，形成導(dǎo)帶電子，價(jià)帶中留下帶正電的空穴，即電子——空穴對(duì)，通常稱它們?yōu)楣馍d流子。導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴在不停的運(yùn)動(dòng)中擴(kuò)散到pn結(jié)的空間電荷區(qū)，被該區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)分離，電子被掃到電池的n型一側(cè)，空穴被掃到電池的p型一側(cè),從而在電池上下兩面（兩極）分別形成了正負(fù)電荷積累，產(chǎn)生“光生電壓”。如果在電池的兩端接上負(fù)載，在持續(xù)的太陽(yáng)光照下，就會(huì)不斷有電流經(jīng)過(guò)負(fù)載，這就是太陽(yáng)能電池的基本工作原理。太陽(yáng)能電池的工作原理第3頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六pn結(jié)基本結(jié)構(gòu)第4頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六在持續(xù)光照條件下，太陽(yáng)能電池可看成一恒流源；黑暗條件下，太陽(yáng)能電池是一普通的二極管，具有整流特性（單向?qū)щ娦裕?，可得到理想太?yáng)能電池的等效電路圖。等效電路中恒流源與單向?qū)ǖ亩O管并聯(lián)，光生電流Jsc分流到二極管上的電流即為Jdark,對(duì)外輸出電流為J理想太陽(yáng)能電池的等效電路圖第5頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六理想太陽(yáng)能電池的伏安特性方程第6頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六太陽(yáng)能電池1）短路狀態(tài)2）斷路狀態(tài)3）外接負(fù)載，正常工作狀態(tài)第7頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六理想太陽(yáng)能電池伏安特性曲線最佳工作點(diǎn)(最大輸出功率）太陽(yáng)能電池電流與太陽(yáng)能電池面積S密切相關(guān)，即I=J·S第8頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六描述太陽(yáng)能電池的重要參數(shù)1）最大輸出功率2）填充因子3）光電轉(zhuǎn)換效率材料的禁帶寬度直接影響到光能轉(zhuǎn)換為電能的效率，理想的情況是用Eg值介于1.2~1.6eV的材料制作成太陽(yáng)能電池，GaAs和CdTe是帶隙較為理想的材料第9頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)際太陽(yáng)能電池的等效電路對(duì)于實(shí)際的太陽(yáng)能電池器件，太陽(yáng)能電池各層材料、前表面和背表面電極接觸及引線接觸等都會(huì)引入了附加電阻，在等效電路中，可將其總效果用串聯(lián)電阻Rs來(lái)表示。此外，由于電池邊沿的漏電和制作金屬化電極時(shí)，在電池的微裂紋、劃痕等處形成的金屬橋漏電等，使一部分本應(yīng)通過(guò)負(fù)載的電流短路，這種影響可用并聯(lián)電阻Rsh來(lái)等效。第10頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第11頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)際太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh對(duì)太陽(yáng)電池J-V曲線的影響第12頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六太陽(yáng)能電池伏安特性測(cè)試太陽(yáng)能電池伏安特性測(cè)試原理：選取合適的太陽(yáng)模擬器（模擬光源）作為測(cè)試電池的光源。選取阻值可變的負(fù)載電阻，通過(guò)改變負(fù)載R的阻值，同時(shí)用兩個(gè)獨(dú)立的測(cè)試線路分別測(cè)量光照條件下太陽(yáng)能電池的輸出電壓V和輸出電流I，得到太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線，從曲線上可以得到太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓、短路電流、填充因子和轉(zhuǎn)換效率等特征參數(shù)。1）要求參考電池和待測(cè)電池由同種半導(dǎo)體材料組成，具有相似的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝2）要求模擬光源的光譜成分接近標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜成分，模擬光源必須能在測(cè)試平面上射出強(qiáng)度均勻的平行光束，在測(cè)試過(guò)程中穩(wěn)定3）在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下測(cè)試，即大氣質(zhì)量AM1.5,太陽(yáng)輻照度1000W/m^2，環(huán)境溫度為300K第13頁(yè)，共14頁(yè)，2