干货!太阳能电池板原理,等效电路、输出功率和填充因数

来源 : 面包芯语 时间:2023-06-26 13:35:59

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最大输出功率与(Uoc×Isc)之比称为填充因数(FF),这是用以衡量太阳能电池输出特性好坏的重要指标之一。

2.填充因数表征太阳能电池的优劣,在一定光谱辐照度下,FF愈大,曲线愈“方”,输出功率也愈高。


【资料图】

4、太阳能电池的效率、影响效率的因素

⑴ 太阳能电池的效率:

太阳能电池受照射时,输出电功率与入射光功率之比η称为太阳能电池的效率,也称光电转换效率。一般指外电路连接最佳负载电阻RL时的最大能量转换效率。

在上式中,如果把At换为有效面积Aa(也称活性面积),即从总面积中扣除栅线图形面积,从而算出的效率要高一些,这一点在阅读国内外文献时应注意。

美国的普林斯最早算出硅太阳能电池的理论效率为21.7%。20世纪70年代,华尔夫(M.Wolf)又做过详尽的讨论,也得到硅太阳能电池的理论效率在AM0光谱条件下为20%~22%,以后又把它修改为25%(AM1.0光谱条件)。

估计太阳能电池的理论效率,必须把从入射光能到输出电能之间所有可能发生的损耗都计算在内。其中有些是与材料及工艺有关的损耗,而另一些则是由基本物理原理所决定的。

⑵ 影响效率的因素

综上所述,提高太阳能电池效率,必须提高开路电压Uoc、短路电流ISC和填充因子FF这三个基本参量。而这3个参量之间往往是互相牵制的,如果单方面提高其中一个,可能会因此而降低另一个,以至于总效率不仅没提高反而有所下降。因而在选择材料、设计工艺时必须全盘考虑,力求使3个参量的乘积最大。

1.材料能带宽度:

开路电压UOC随能带宽度Eg的增大而增大,但另一方面,短路电流密度随能带宽度Eg的增大而减小。结果可期望在某一个确定的Eg处出现太阳电池效率的峰值。用Eg值介于1.2~1.6eV的材料做成太阳电池,可望达到最高效率。薄膜电池用直接带隙半导体更为可取,因为它能在表面附近吸收光子。

2.温度 :

少子的扩散长度随温度的升高稍有增大,因此光生电流也随温度的升高有所增加,但UOC随温度的升高急剧下降。填充因子下降,所以转换效率随温度的增加而降低。

3.辐照度:

随辐照度的增加短路电流线性增加,最大功率不断增加。将阳光聚焦于太阳电池,可使一个小小的太阳电池产生出大量的电能。

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