太阳电池效率与串联电阻的近似指数关系 太阳电池的串联电阻与材料、PN结和电极接触的性质有关
根据实测的I-V曲线确定太阳电池难以直接测量的参数,特别是串联电阻,一直是太阳电池理论和实验研究的一个重点,因为太阳电池的串联电阻对其效率有显著的影响,所以有必要准确简便地确定太阳电池的串联电阻,以便于改进工艺技术,尽量减小串联电阻,提高太阳电池的效率
一般认为,在理论上,由于太阳电池的I-V特性为超越方程,不可能求出实测数据与串联电阻直接的解析关系,只能由实测的I-V曲线来近似测量串联电阻
测量串联电阻的方法,理论上可以从I-V曲线在开路电压处的斜率求出,但实际上此处为非线性区间,难以实测斜率,在最大效率点附近测量串联电阻较有实际意义,一般有明暗特性曲线比较法和不同光强下曲线比较法,但是曲线比较法分析测试设备精密昂贵,测量方法也比较复杂
而对太阳电池的I-V特性超越方程进行数值分析,就可以得到由实测数据数值计算太阳电池串联电阻的简便方法
本文通过对太阳电池的I-V特性超越方程的数值计算,讨论串联电阻与开路电压、短路电流和效率的数值关系及由实测数据数值计算太阳电池串联电阻的简便方法
理论计算 太阳电池的I-V特性可表示为 其中I、V-分别是负载上的电流、电压;IL-光生电流;IS为-反向饱和暗电流;n——PN结品质因子,Rs、Rsh——分别为串、并联电阻; 是热电压
在理想情况下,n=1,并联电阻很大以致电流在并联电阻上的分流可忽略不计,则(1)式可简化为 由(2)式,有 输出功率则为 [page] 室温下,VT=25.9mV
设太阳电池的面积为4㎝2,光强为100mW㎝2,IL=120mA,Is=3×10-8mA,令Rs分别为1、2、3、4、5、6Ω ,进行数值计算
式(2)的曲线可表示为图1
由图1可知,理论上串联电阻通过减少填充因子和短路电流降低效率
但对一般的太阳电池而