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1、学而不思则惘，思而不学则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 第二章太阳能电池的发明和未来前景. 2 1 太阳能电池发明 . 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 . 17 6 最大功率点 . 17 7 最佳工作电压 . 17 8 最
2、佳工作电流 . 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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则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， 则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
3、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 年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954 年美国贝尔实验室研制出6的实用型单晶硅电池，二是1955 年以色列 Tabor 提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。70 年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973 年，美国制定了政府级的阳光发电计划， 1980 年又正式将光伏发电列入公共
4、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计划，制定了宏伟的发展目标。日本在 70 年代制定了“阳光计划”， 1993年将“月光计划” （节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90 年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议， 讨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主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。二十多年来，太阳能利用技术在研究开发、商
5、业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。第二章太阳能电池的发明和未来前景1 太阳能电池发明精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆1839年法国物理学家AE贝克勒尔意外的发现，两片金属进入溶液构成的伏打电池，受到阳光照射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现了固体光伏效应。后来就把能够产生光生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
6、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，发展前景十分广阔。 在电池行业中， 最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能电池，太阳能电池的研究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 年代初，世界石油危机促进了新能源的开发，开始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，光电转换已展示出广阔的应用前景。太阳能电池近年也被人们用于生产、生活的许多领域。从1974 年世界上第一架太阳能电池飞机在美国首次试飞成功以来，激起人们对太阳能飞机研究的热潮，太阳能飞机从此飞速地发
7、展起来，只用了六七年时间太阳能飞机从飞行几分钟，航程几公里发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，太阳能汽车也发展很快。在建造太阳能电池发电站上，许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，年发电能力 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始研制一种“革命性的太阳能发电装置”，预计可供加州13 的用电量。用太阳能电池发电确实是一种诱人的方式，据专家测算，如果能把撒哈拉沙
8、漠太阳辐射能的1收集起来，足够全世界的所有能源消耗。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办法。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，还配有蓄电池， 保证电视机的连续供电， 既节省了电能又安全可靠。 日本则侧重把精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则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，使用方便，很受
9、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射时， 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射时，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
10、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、硫化镉光电池、 砷化镓光电池、 磷化铟光电池和纳米晶太阳能电池。3晶体硅生产一般工艺流程图（1-1）一般工艺流程 清洗清洗的目的：1 去除硅片表面的机械损伤层。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分选测试PECVD 清洗制绒去磷硅玻璃烧结印刷电极周边刻蚀检验入库扩散精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆射次数 ,利于太阳电池片对光的吸收
11、,以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。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：HCl 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、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗 30 分钟，送医院就医。 制绒制绒的目的：减少
12、光的反射率，提高短路电流（Isc） ，最终提高电池的光电转换效率。制绒的原理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，就称为表面织构化。角锥体四面全是由 111面包围形成。反应为： Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 +2H2 图（1-2）制绒后绒面显微图图（1-3）绒面结构可降低反射率影响绒面的因素：图表1 1. NaOH 浓度2. 无水乙醇或异丙醇浓度质构化硅表面通常反射率为 30% 反 射 率 可 降 至平坦的硅表面OH2S iFHHF6SiO2622精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归
13、纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆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用第一种方法POCl3 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（P2O5） ，其反应式如下：2生成的 P2O5 在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO
14、2）和磷原子，其反应式如下：3 由上面反应式可以看出， POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5 是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下， PCl5 会进一步分解成 P2O5并放出氯气（Cl2） 。4生成的 P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2 和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使 POCl3 充分的分解和避免PCl5 对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气。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
15、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P2O5 的 SIO2（磷硅玻璃），然后磷原子再向硅中进行扩散。影响扩散的因素：4P5SiO5SiO2P2525253OP3PClC6005POCl精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆管内气体中杂质源浓度的大小决定着硅片N 型区域磷浓度的大小。2。表面的杂质源达到一定程度时，将对N 型区域的磷浓度改变影响不大。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决定着方块电阻的大小。安全操作：
16、 所有的石英器具都必须轻拿轻放。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我们采用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。本公司采用等离子刻蚀。等离子体刻蚀原理：等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，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
17、子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。2其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2 表面，并在表面上发生化学反应。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有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃（ PSG） 。它会阻止光吸收，同时又是绝缘的。工艺上采用HF 酸腐蚀，所以也称为去PSG。去磷硅玻璃原理：2522510ClO2P2O过量5O4PCl精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 18
18、页学而不思则惘，思而不学则殆1氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为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若氢氟酸过量，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。 Si FH2 H FSi F624总反应式为：O2HSiFH6HFSiO2622安全提示：1。在配制氢氟酸溶液时，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 Enhan
19、ced Chemical Vapor Deposition 即“ 等离子增强型化学气相沉积” ，是一种化学气相沉积，其它的有HWCVD ，LPCVD，MOCVD 等。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， 很容易发生反应， 在基片上沉积出所期望的薄膜。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，一次反射 R1 SiN N-Si n0 二次反射 R2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆
20、即光程差为 1/2 波长，薄膜的厚度应该是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 PECVD 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，氢钝化的效果越好。氢钝化可采用离子注入或等离子体处理。在晶体硅太阳电池表面采用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效
21、果。应用 PECVD Si3N4 可使表面复合速度小于20cm/s。安全提示：使用和维护本设备时必须严格遵守操作规程和安全规则，因为：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， 每次维护后和停机一段时间再开机前都要检测微波是否泄漏。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则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采用丝网印刷技术。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
22、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 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联电阻和并联电阻，即FF的变化。2 烧结的目的使浆料中的
23、有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆局部的不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。3背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少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险。2危险电压有电击或烧伤的危险。3有害或刺激性粉尘、气体导致人身伤害。4设备运转时打开或移动固定件有卷入的危险。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
24、壳层中有4 个电子。受到原子核的束缚比较小，如果得到足够的能量，会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同时在原来位置留出一个空穴。电子带负电；空穴带正电。在纯净的硅晶体中，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共有2 个价精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆电子，形成稳定的8 原子壳层。从硅的原子中分离出一个电子需要1.12eV 的能量，该能量称为硅的禁带宽度。被分离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（
25、2-0）硅原子的共价键结构如果在纯净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，还多余 1 个价电子，这个价电子很容易挣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，还有由于热激发而产生少量的电子-空穴对。然而空穴的数目相对于电子的数目是极少的，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 型半导体精选学
26、习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆同样如果在纯净的硅晶体中掺入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形成共价键时，还缺少 1 个价电子，因而在一个共价键上要出现一个空穴，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型半导体若将 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-
27、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，则电子很多， 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。在靠近交界面附近的p 区中，空穴要由浓度大的p 区向浓度小的 n 区扩散，并与那里的电子复合，从而使那里出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呈现带负电荷的搀入杂质的离子。同样在靠近交界面附近的n 区中， 电子要由浓度大的n 区向浓度小的 p 区扩散，而电子则由浓度大的n 区要向浓度小的 p 区扩散，并与那里的空穴复合， 从而使那里出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
28、一批电子而呈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，由于两边分别积聚了负电荷和正电荷，会产生一个由正电荷指向负电荷的电场，因此在p-n 结内，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 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆图（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
29、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，立即被内建电场分离，光生电子被推进 n 区，光生空穴被推进 p 区。在空间电荷区边界处总的载流子浓度近似为0。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，便立即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）则被留在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，
30、而光生空穴（多数载流子）则被留在p 区。因此在 p-n 结两侧形成了正、负电荷的积累，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，还使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 ” （简称光伏）。如果使太阳电池开路，即负载电阻，RL = ，则被 p-n 结分开的全部过剩载流子就会积累在p-n 结附近，于是产生了等于开路电压VOC 的最大光生电动势。如果把太阳电池短路，即RL = 0，则所有可以到达p-n 结的过剩载流子都可以穿过结，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 - - - - - - - -
31、- 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆图（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：2520C ；AM1.5 地面太阳光谱辐照度分布。2 太阳电池等效电路(1)理想太阳电池等效电路：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）理想的太阳电池等效电路图（2-6）实际的太阳电池等效电路(2)实际太阳电池等效电路：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
32、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：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆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=Iooexp(qVj/A0kT)-1 其中：Ioo 为太阳电池在无光照时的饱和电流；A0 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 : shskTAIRVqphshDp
33、hRIRVeIIIIIIs) 1(0/ )(00这就是光照情况下太阳电池的电流与电压的关系。画成图形，即为(I-V)特性曲线。在理想情况下：Rsh ， Rs0 由此得到：I= Iph ID = Iph Iooexp(qV/A0kT)-1 在负载短路时，即Vj=0(忽略串联电阻 )，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 Iooexp(qV/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) 特性曲线受光照的太阳电池， 在一定的温度和辐照度以及不同的外电路负载下，流入负载的电流 I 和电池端
34、电压 V 的关系曲线。)1/ln(000IIqkTAVphoc精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆图（2-7）不同辐照度下电池的I-V 特性曲线4 开路电压在一定的温度和辐照度条件下，光伏发电器在空载(开路)情况下的端电压，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 短路电流在一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 I
35、sc 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，又称最佳工作点。7 最佳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 最佳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，At 为太阳电池的总面积， Pin
36、 为单位面积太阳入射光的功率。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 18 页学而不思则惘，思而不学则殆10 填充因子 (曲线因子 )太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流乘积之比，通常用FF(或 CF)表示：FF = ImVm/ IscVoc IscVoc是太阳电池的极限输出功率ImVm是太阳电池的最大输出功率填充因子是表征太阳电池性能优劣的一个重要参数。11 电流温度系数在规定的试验条件下， 被测太阳电池温度每变化10C ，太阳电池短路电流的变化值，通常用 表示。对于一般晶体硅电池= + 0.1%/0C 12 电压温度系数在规定的试验条件下， 被测太阳电池温度每变化10C ，太阳电池开路电压的变化值，通常用 表示。对于一般晶体硅电池 = - 0.38%/0C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 18 页