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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆太阳能电池制程工艺20XX 年 09 月 04 日初订目 录第一章 太阳能概况 . 2 其次章 太阳能电池的创造和将来前景 . 2 1 太阳能电池创造 . 2 2 太阳能电池前景 . 3 第三章太阳能光伏技术. 4 1光伏效应 . 4 2光伏电池分类 . 4 3晶体硅生产一般工艺流程 . 4 第四章 硅太阳能电池的工作原理及其结构 . 11 第五章 太阳能电池基本参数 . 15 1 标准测试条件 . 15 2 太阳电池等效电路 . 15 3 伏安 I-V 特性曲线 . 16 4 开路电压 . 17 5 短路电流 . 1
2、7 6 最大功率点 . 17 7 正确工作电压 . 17 8 正确工作电流 . 17 9 转换效率 . 17 10 填充因子 曲线因子 . 18 12 电压温度系数 . 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第一章 太阳能概况太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能, 广义地说, 太阳能包含以上各种可再生能源；太阳能作为可再生能源的一种, 就是指太阳能的直接转化和利用；通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术,再利用热能进行
3、发电的称为太阳能热发电,也属于这一技术领域； 通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术, 光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的,因此又称太阳能光伏技术；二十世纪 50 岁月,太阳能利用领域显现了两项重大技术突破：一是 1954 年美国贝尔试验室研制出 6的有用型单晶硅电池,二是 1955 年以色列 Tabor 提出挑选性吸取表面概念和理论并研制胜利挑选性太阳吸取涂层；这两项技术突破为太阳能利用进入现代进展时期奠定了技术基础；70 岁月以来, 鉴于常规能源供应的有限性和环保压力的增加,世界上很多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮；1973 年,
4、美国制定了政府级的阳光发电方案, 1980 年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投入达 8 亿多美元； 1992 年,美国政府颁布了新的光伏发电方案,制定了雄伟的进展目标；日本在 70 岁月制定了“ 阳光方案” , 1993 年将“ 月光方案”（节能方案）、“ 环境方案” 、 “ 阳光方案” 合并成“ 新阳光方案” ；德国等欧共体国家及一些进展中国家也纷纷制定了相应的进展方案；90 岁月以来联合国召开了一系列有各国领导人参与的高峰会议, 争论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约, 设立国际太阳能基金等, 推动全球太阳能和可再生能源的开发利用；开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大
5、主题和共同行动,战略的重要内容；成为各国制定可连续进展二十多年来,太阳能利用技术在争论开发、商业化生产、市场开拓方面都获 得了长足进展,成为世界快速、稳固进展的新兴产业之一；其次章 太阳能电池的创造和将来前景1 太阳能电池创造名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆1839 年法国物理学家 A E 贝克勒尔意外的发觉,两片金属进入溶液构成的伏打电池,受到阳光照耀时会产生额外的伏打电势,他把这种现象称为光生伏打效应； 1883 年,有人在半导体硒和金属接触处发觉了固体光伏效应；后来就把能够产生光生
6、伏打效应的器件称为光伏器件；由于半导体 PN 结器件在阳光下光电转换效率最高, 所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池,也称太阳电池和光电池；2 太阳能电池前景电池行业是世纪的朝阳行业,进展前景非常宽阔； 在电池行业中, 最没有污染、市场空间最大的应当是太阳能电池,太阳能电池的争论与开发越来越受 到世界各国的广泛重视； 目前,技术最成熟, 并具有商业价值的太阳电池要算硅 太阳电池；70 岁月初,世界石油危机促进了新能源的开发,开头将太阳电池转向地面 应用,技术不断进步,光电转换效率提高,成本大幅度下降；时至今日,光电转 换已展现出宽阔的应用前景；1974 年世界上第 太阳能电池近年也被人们用于生
7、产、生活的很多领域；从一架太阳能电池飞机在美国首次试飞胜利以来,激起人们对太阳能飞机争论的热潮,太阳能飞机从今飞速地进展起来,只用了六七年时间太阳能飞机从飞行几分钟,航程几公里进展到飞越英吉利海峡；现在,最先进的太阳能飞机,飞行高度可达 2 万多米,航程超过4000 公里；另外,太阳能汽车也进展很快；在建造太阳能电池发电站上,很多国家也取得了较大进展；1985 年,美国阿尔康公司研制的太阳能电池发电站,用108 个太阳板, 256 个光电池模块,年发电才能 300 万度；德国 1990 年建造的小型太阳能电站,光电转换率可达 30多,适于为家庭和团体供电；1992 年美国加州公用局又开头研制一
8、种“ 革命性的太阳能发电装置” ,估计可供加州 13 的用电量；用太阳能电池发电的确是一种迷人的方式, 据专家测算,假如能把撒哈拉沙漠太阳辐射能的 1收集起来,足够全世界的全部能源消耗；在生产和生活中, 太阳能电池已在一些国家得到了广泛应用,在远离输电线路的地方, 使用太阳能电池给电器供电是节约能源降低成本的好方法；芬兰制成了一种用太阳能电池供电的彩色电视机,太阳能电池板就装在住家的房顶上,仍配有蓄电池, 保证电视机的连续供电, 既节约了电能又安全牢靠； 日本就侧重把名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,
9、思而不学就殆太阳能电池应用于汽车的自动换气装置、空调设备等民用工业； 我国的一些电视差转台也已用太阳能电池为电源,投资省,使用便利,很受欢迎；当前,太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化、产业化； 小功率小面积的太阳能电池在一些国家已大批量生产,并得到广泛应用； 同时人们正在开发光电转换率高、成本低的太阳能电池； 可以预见, 太阳能电池很有可能成为替代煤和石油的重要能源之一,在人们的生产、生活中占有越来越重要的位置；第三章 太阳能光伏技术1光伏效应是指当半导体受到光照耀时, 半导体内部就会产生电流或电动势的现象；当电池表面受到光照耀时,在电池内部产生的光生电子- 空穴对,扩散到 P-N 结并受结
10、电场影响而分开, 电子移向 N区,空穴移向 P 区,这样在 P 区和 N区时间产生了 光生电动势,当外路连接起来时就有电流通过；2光伏电池分类 目前市场太阳能电池分类：晶体硅光池和非晶硅光电池 晶体硅光电池有单晶硅和多晶硅（包括微晶）电池两大类非晶体硅光电池有铜铟硒光电池、和纳米晶太阳能电池；3晶体硅生产一般工艺流程硫化镉光电池、 砷化镓光电池、 磷化铟光电池清洗制绒扩散周边刻蚀印刷电极PECVD 去磷硅玻璃图（1-1）一般工艺流程 清洗清洗的目的：烧结分选测试检验入库1 去除硅片表面的机械损耗层；2 对硅片的表面进行凹凸面金字塔绒面） 处理,增加光在太阳电池片表面的折名师归纳总结 - - -
11、 - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆射次数 ,利于太阳电池片对光的吸取 率；,以达到电池片对太阳能价值的最大利用3 清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质；化学清理原理：HF 去除硅片表面氧化层：SiO26 HFH2SiF62H2OHCl 去除硅片表面金属杂质：盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与 溶解片子表面可能沾污的杂质, 铝、镁等活泼金属及其它氧化物； 但不能溶解铜、银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质；安全提示： NaOH、HCl、HF 都是强腐蚀性的化学药品, 其固体颗粒、 溶液、蒸汽会损
12、害到人的皮肤、眼睛、呼吸道,所以操作人员要根据规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套；一旦有化学试剂损害了员工的身体,立刻用纯水冲洗 30 分钟,送医院就医； 制绒制绒的目的：削减光的反射率,提高短路电流（效率；制绒的原理Isc）,最终提高电池的光电转换利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性, 在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 角锥体四周全是由 111面包围形成；反应为： Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 +2H2 ,就称为表面织构化；平整的硅表面 质构化硅表面通常反射率为 30% 反 射 率 可 降 至图（1-2）制绒后绒面显微图
13、影响绒面的因素：图表 1 1. NaOH 浓度图（ 1-3）绒面结构可降低反射率2. 无水乙醇或异丙醇浓度名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆3. 制绒槽内硅酸钠的累计量 4. 制绒腐蚀的温度 5. 制绒腐蚀时间的长短 6. 槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度 扩散扩散的目的： 在 p 型晶体硅上进行 N 型扩散, 形成 PN 结,它是半导体器件工作 的“ 心脏” ；扩散方法：三氯氧磷（ POCl3）液态源扩散 喷涂磷酸水溶液后链式扩散 丝网印刷磷浆料后链式扩散本公司采纳第一种方法POCl
14、3 磷扩散原理：1POCl3 在高温下（ 600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷600 C（P2O5）,其反应式如下：5POCl 3 3PCl 5 P 2 O 52生成的 P2O5 在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅（SiO2）和磷原子,其反应式如下：2P 2 O 5 5Si 5SiO 2 4P3 由上面反应式可以看出, POCl3 热分解时,假如没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的,生成的 表面状态；但在有外来 气（ Cl2）；PCl5 是不易分解的,并且对硅有腐蚀作用,破坏硅片的 O2存在的情形下, PCl5 会进一步分解成 P2O5 并放出氯4生成的 P2O5 又进一步与硅
15、作用,生成 SiO2 和磷原子,由此可见,在磷扩散时,为了促使 POCl3 充分的分解和防止 氮气的同时通入肯定流量的氧气；PCl5 对硅片表面的腐蚀作用,必需在通5在有氧气的存在时, POCl3 热分解的反应式为：4POCL3+5O22P2O5+6CL26POCl3 分解产生的 P2O5 淀积在硅片表面, P2O5 与硅反应生成 SiO2 和磷原子,并在硅片表面形成一层含 硅中进行扩散；影响扩散的因素：P2O5 的 SIO2（磷硅玻璃）,然后磷原子再向名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆管
16、内气体中杂质源浓度的大小打算着硅片N 型区域磷浓度的大小；2；表面的杂质源达到肯定程度时,将对 N 型区域的磷浓度转变影响不大；3扩散温度和扩散时间对扩散结深影响较大；4N 型区域磷浓度和扩散结深共同打算着方块电阻的大小；安全操作： 全部的石英器具都必需轻拿轻放；源瓶更换的标准操作过程； 依次关闭进气阀门、出气阀门,拔出连接管道,更换源瓶,连接管道,打开出气阀门、进气阀门；周边刻蚀 周边刻腐目的：1去除硅片周边的 n 层,防止短路；2工艺方法有等离子刻蚀和激光划边；3我们采纳等离子刻蚀机把周边 n 层刻蚀掉；刻蚀方法：等离子刻蚀和湿法刻蚀；本公司采纳等离子刻蚀；等离子体刻蚀原理：等离子体刻蚀是
17、采纳高频辉光放电反应,使反应气体激活成活性粒子, 如原子或游离基,这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位,在那里与被刻蚀材料进行反应,形成挥发性生成物而被去除； 它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌 ；1母体分子 CF4 在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子；4PCl 55O 2过量O 22P 2O 510Cl22其次,这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达 发生化学反应；SiO2 表面,并在表面上3生产过程中, CF4 中掺入 O2,这样有利于提高 Si 和 SiO2 的刻蚀速率；刻蚀影响因素：刻蚀时间和射频功率去磷硅玻璃去磷硅玻璃目的：扩散工艺会在在硅片表面形成一层含
18、有磷元素的 SiO2,称之为磷硅玻璃（ PSG）；它会阻挡光吸取,同时又是绝缘的；工艺上采纳 HF 酸腐蚀,所以也称为去 PSG；去磷硅玻璃原理：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆1氢氟酸能够溶解二氧化硅是由于氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发的四氟 化硅气体；SiO2+4HFSiF4 +2H2O 2如氢氟酸过量,反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸；2Si F 42 H FH2 Si F 6总反应式为：SiO6HFH2SiF 62H2O安全提示：1；在配制氢氟酸
19、溶液时,要穿好防护服,戴好防护手套和防毒面具；2不得用手直接接触硅片和承载盒；3当硅片在 1 号槽氢氟酸溶液中时,不得打开设备照明,防止硅片被染色；4硅片在两个槽中的停留时间不得超过设定时间,防止硅片被氧化；PECVD 镀减反射膜 PECVD =Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即 “ 等离子增强型化学气相沉积 HWCVD ,LPCVD,MOCVD 等；” ,是一种化学气相沉积,其它的有PECVD 是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成 等离子体, 而等离子化学活性很强, 很简单发生反应, 在基片上沉积出所期望的 薄膜；n0
20、 一次反射 R1 二次反射 R2 SiN N-Si 图（ 1-4）减反射原理 减反射目的：通过调整薄膜厚度及折射率,使得两次反射产生相消干涉,名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆即光程差为 1/2 波长,薄膜的厚度应当是 1/4 波长的光程；PECVD 的种类： 直接式 基片位于一个电极上, 直接接触等离子体 （低频放电 10-500kHz 或高频 13.56MHz）间接式 基片不接触激发电极（如 2.45GHz 微波激发等离子）图（1-5）直接式的 PECVD 图（ 1-6）间接式的 PE
21、CVD PECVD 氮化硅膜的钝化技术氢钝化：钝化硅体内的悬挂键等缺陷；在晶体生长中受应力等影响造成缺陷越多的硅材料,氢钝化的成效越好；氢钝化可采纳离子注入或等离子体处理；在晶体硅太阳电池表面采纳PECVD 法镀上一层氮化硅减反射膜,由于硅烷分解时产生氢离子, 对晶体硅电池可产生氢钝化的成效；应用 PECVD Si3N4 可使表面复合速度小于 20cm/s；安全提示：使用和保护本设备时必需严格遵守操作规程和安全规章,由于：本设备的工艺气体为SiH4 和 NH3,二者均有毒,且SiH4 易燃易爆；本设备运行时会产生微波辐射, 每次保护后和停机一段时间再开机前都要检测微波是否泄漏；名师归纳总结 -
22、 - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆印刷电极 印刷电极目的：1金属接触,收集载流子；2背面场,经烧结后形成的铝硅合金,提高转换效率；3采纳丝网印刷技术；丝网印刷原理：丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着在丝网上进行印刷 的；通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成；丝网印刷实际上是利用浆 料进行印刷制作电极；电池片丝网印刷的三步骤：背电极印刷及烘干 浆料： Ag /Al 浆 如 Dupont PV502 背电场印刷及烘干浆料： Al 浆 如广州儒兴 RX8204 正面电极印刷及烘干浆料： Ag 浆 如
23、Dupont PV149 图（1-7 正面电极）图（1-8 背面电极）烧结 烧结目的： 干燥硅片上的浆料, 燃尽浆料的有机组分, 使浆料和硅片形成良好的 欧姆接触；烧结对电池片的影响：1于铝浆烧结, 银浆的烧结要重要很多, 对电池片电性能影响主要表现在串 FF 的变化；联电阻和并联电阻,即2烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发,并形成完好的铝硅合金和铝层；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆局部的不均和散热不均可能会导致起包,严峻的会起铝珠；3背面场经烧结后形成的铝硅合金,铝在硅中是作为P
24、 型掺杂, 它可以削减金属与硅交接处的少子复合,从而提高开路电压和短路电流,改善对红外线的响应；安全提示：1灼热的表面有烫伤的危急；2危急电压有电击或烧伤的危急；3有害或刺激性粉尘、气体导致人身损害；4设备运转时打开或移动固定件有卷入的危急；第四章 硅太阳能电池的工作原理及其结构硅太阳电池的工作原理：硅原子的外层电子壳层中有4 个电子；受到原子核的束缚比较小,假如得到足够的能量,会摆脱原子核的束缚而成为自由电子,并同时在原先位置 留出一个空穴；电子带负电；空穴带正电；在纯洁的硅晶体中,自由电子和空穴的数目是相等的；图（ 1-9）硅原子示意图在硅晶体中每个原子有4 个相邻原子,并和每一个相邻原子
25、共有2 个价名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆电子,形成稳固的 8 原子壳层；从硅的原子中分别出一个电子需要1.12eV 的能量,该能量称为硅的禁带宽度；被分别出来的电子是自由的传导电子,它能自由移动并传送电流；图（2-0）硅原子的共价键结构假如在纯洁的硅晶体中掺入少量的5 价杂质磷（或砷, 锑等）,由于磷原子具有 5 个价电子,所以 1 个磷原子同相邻的 4 个硅原子结成共价键时,仍余外 1 个价电子,这个价电子很简单摆脱磷原子核的吸引而变成自由电子；所以一个掺入 5 价杂质的 4 价
26、半导体,就成了电子导电类型的半导体,也称为 n 型半导体；在 n 型半导体中,除了由于掺入杂质而产生大量的自由电子以外,仍有由于热激发而产生少量的电子 极少的,-空穴对；然而空穴的数目相对于电子的数目是所以在 n 型半导体材料中, 空穴数目很少 ,称为少数载流子 ;而电子数目很 多,称为多数载流子；图（ 2-1）n 型半导体名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆同样假如在纯洁的硅晶体中掺入3 价杂质,如硼（或鋁、镓或铟等） ,这些 3 价杂质原子的最外层只有 3 个价电子,当它与相邻的硅原子
27、形成共价键时,仍缺少 1 个价电子,因而在一个共价键上要显现一个空穴,因此掺入 3价杂质的 4 价半导体,也称为 p 型半导体；对于 p 型半导体,空穴是多数载流子,而电子为少数载流子；图（ 2-2）P 型半导体如将 p 型半导体和 n 型半导体两者紧密结合, 联成一体时, 由导电类型相反的两块半导体之间的过渡区域, 称为 p-n 结；在 p-n 结两边,由于在 p 型区内,空穴很多, 电子很少； 而在 n 型区内,就电子很多, 空穴很少；由于交界面两边,电子和空穴的浓度不相等,因此会产生多数载流子的扩散运动；在靠近交界面邻近的p 区中,空穴要由浓度大的p 区向浓度小的 n 区扩散,并与那里的
28、电子复合,从而使那里显现一批带正电荷的搀入杂质的离子；同时在 p 型区内,由于跑掉了一批空穴而出现带负电荷的搀入杂质的离子；同样在靠近交界面邻近的n 区中,电子要由浓度大的n 区向浓度小的 p 区扩散,而电子就由浓度大的n 区要向浓度小的 p 区扩散, 并与那里的空穴复合, 从而使那里显现一批带负电荷的搀入杂质的离子；同时在 n 型区内,由于跑掉了一批电子而出现带正电荷的搀入杂质的离子；于是,扩散的结果是在交界面的两边形成一边带正电荷而另一边带负电荷的一层很薄的区域,称为空间电荷区；这就是p-n 结；在 p-n 结内,由于两边分别积名师归纳总结 聚了负电荷和正电荷,会产生一个由正电荷指向负电荷
29、的电场,因此在；p-n 结第 13 页,共 18 页内,存在一个由 n 区指向 p 区的电场,称为内建电场（或称势垒电场- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆图（2-3）内建电场太阳电池在光照下, 能量大于半导体禁带宽度的光子,使得半导体中原子的价电子受到激发,在p 区、空间电荷区和n 区都会产生光生电子 -空穴对,也称光生载流子；这样形成的电子-空穴对由于热运动,向各个方向迁移；光生电子 -空穴对在空间电荷区中产生后,立刻被内建电场分别,光生电子 被推动 n 区,光生空穴被推动 p 区；在空间电荷区边界处总的载流子浓度近似为 0
30、；在 n 区,光生电子 -空穴产生后,光生空穴便向p-n 结边界扩散,一旦到达p-n 结边界,便立刻受到内建电场的作用,在电场力作用下作漂移运动,越过空间电荷区进入 p 区,而光生电子（多数载流子）就被留在 n 区；p 区中的光生电子也会向 p-n 结边界扩散,并在到达 p-n 结边界后,同样由于受到内建电场的作用而在电场力作用下作漂移运动,进入 n 区,而光生空穴（多数载流子）就被留在 p 区；因此在 p-n 结两侧形成了正、负电荷的积存,形成与内建电场方向相反的光生电场；这个电场除了一部分抵消内建电场以外,仍使p 型层带正电, n 型层带负电,因此产生了光生电动势；这就是“光生伏打效应 ”
31、（简称光伏）；假如使太阳电池开路,即负载电阻,RL = ,就被 p-n 结分开的全部过剩载流子就会积存在p-n 结邻近,于是产生了等于开路电压VOC 的最大光生电动势；名师归纳总结 假如把太阳电池短路,即RL = 0,就全部可以到达p-n 结的过剩载流子都第 14 页,共 18 页可以穿过结,并因外电路闭合而产生了最大可能的电流,即短路电流ISC；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆图（2-4）太阳能电池结构图第五章 太阳能电池基本参数1 标准测试条件光源辐照度： 1000W/m2 ；测试温度：25 20C ；AM1.5 地面太
32、阳光谱辐照度分布；2 太阳电池等效电路1抱负太阳电池等效电路：相当于一个电流为 Iph 的恒流电源与一只正向二极管并联；流过二极管的正向电流称为暗电流 ID . 流过负载的电流为 I 负载两端的电压为 V 图（2-5）抱负的太阳电池等效电路 电路2实际太阳电池等效电路：图（ 2-6）实际的太阳电池等效由于漏电流等产生的旁路电阻 Rsh 由于体电阻和电极的欧姆电阻产生的串联电阻 Rs 在 Rsh两端的电压为：Vj =V+IRS 因此流过旁路电阻 Rsh 的电流为：ISh= V+IRS / Rsh 流过负载的电流：名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 18 页精选学习资料 -
33、- - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆I= Iph ID ISh 暗电流 ID 是注入电流和复合电流之和,可以简化为单指数形式：ID=IooexpqVj/A0kT-1 其中：Ioo 为太阳电池在无光照时的饱和电 流；IA0 为结构因子,它反映了 p-n 结的 结构完整性对性能的影响；K 是玻尔兹曼恒量 因此得出 : IIphIDIshI-VphI00q eVIR s/A 0kT1VIR sR sh这就是光照情形下太阳电池的电流与电压的关系；画成图形,即为特性曲线；在抱负情形下：Rsh , Rs0 由此得到：I= Iph ID = Iph IooexpqV/A0kT-1 在负
34、载短路时,即 Vj=0忽视串联电阻 ,便得到短路电流,其值恰好与光电 流相等Isc= Iph 因此得出：I= Iph ID = Isc IooexpqV/A0kT-1 在负载 R时 ,输出电流 0,便得到开路电压 Voc其值由下式确定：3 伏安 I-V 特性曲线V ocA 0kTlnIph/I001 流入q受光照的太阳电池, 在肯定的温度和辐照度以及不同的外电路负载下,负载的电流 I 和电池端电压 V 的关系曲线；名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆图（ 2-7）不同辐照度下电池的 I-V
35、 特性曲线4 开路电压在肯定的温度和辐照度条件下,光伏发电器在空载开路情形下的端电压,通常用 Voc来表示；太阳电池的开路电压与电池面积大小无关,通常单晶硅太阳 电池的开路电压约为 450-600mV,最高可达 690mV ；太阳电池的开路电压与入 射光谱辐照度的对数成正比；5 短路电流 在肯定的温度和辐照条件下, 光伏发电器在端电压为零时的输出电流,通常 用 Isc 来表示；Isc 与太阳电池的面积大小有关, 面积越大, Isc 越大；一般 1cm2 的太阳电 池 Isc 值约为 16-30mA；Isc 与入射光的辐照度成正比；6 最大功率点 在太阳电池的伏安特性曲线上对应最大功率的点,又称正确工作点；7 正确工作电压 太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电压；通常用 Vm 表示 8 正确工作电流 太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电流；通常用 Im 表示 9 转换效率 受光照太阳电池的最大功率与入射到该太阳电池上的全部辐射功率的百分 比； = Vm Im / At Pin 其中 Vm 和 Im 分别为最大输出功率点的电压和电流,积, Pin 为单位面积太阳入射光的功率；At 为太阳电池的总面名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 18 页