太陽(yáng)電池基本參數(shù)課件

1.標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件光源輻照度：1000W/m2；測(cè)試溫度：25±20C；AM1.5地面太陽(yáng)光譜輻照度分布。04:4311.標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件10:5312.太陽(yáng)電池等效電路(1)理想太陽(yáng)電池等效電路：相當(dāng)于一個(gè)電流為Iph的恒流電源與一只正向二極管并聯(lián)。流過(guò)二極管的正向電流稱為暗電流ID.流過(guò)負(fù)載的電流為I負(fù)載兩端的電壓為V04:4322.太陽(yáng)電池等效電路10:532

理想的太陽(yáng)電池等效電路IphID

IVR04:433理想的太陽(yáng)電池等效電路VR10:543(2)實(shí)際太陽(yáng)電池等效電路：由于漏電流等產(chǎn)生的旁路電阻Rsh由于體電阻和電極的歐姆電阻產(chǎn)生的串聯(lián)電阻Rs04:434

IphID

Ish

IRsVRshR(2)實(shí)際太陽(yáng)電池等效電路：10:544RsVRshR由于漏電流等產(chǎn)生的旁路電阻Rsh由于體電阻和電極的歐姆電阻產(chǎn)生的串聯(lián)電阻Rs在Rsh兩端的電壓為：Vj=(V+IRS)因此流過(guò)旁路電阻Rsh的電流為：

ISh=(V+IRS)/Rsh流過(guò)負(fù)載的電流：

I=Iph–

ID–ISh04:435由于漏電流等產(chǎn)生的旁路電阻Rsh10:545

暗電流ID：

注入電流和復(fù)合電流之和，可以簡(jiǎn)化為單指數(shù)形式：

ID=Io{exp(qVj/AkT)-1}其中：Io為太陽(yáng)電池在無(wú)光照時(shí)的飽和電流；

A為結(jié)構(gòu)因子，它反映了p-n結(jié)的結(jié)構(gòu)完整性對(duì)性能的影響；

K是玻爾茲曼恒量04:436暗電流ID：10:546因此得出:

這就是光照情況下太陽(yáng)電池的電流與電壓的關(guān)系。畫(huà)成圖形，即為(I-V)特性曲線。04:437因此得出:10:547在理想情況下：Rsh

→∞，Rs→0在負(fù)載短路時(shí)，即Vj=0(忽略串聯(lián)電阻)，便得到短路電流，其值恰好與光電流相等

Isc=Iph04:438在負(fù)載RL→∞時(shí),輸出電流→0,便得到開(kāi)路電壓Voc在理想情況下：Rsh→∞，Rs→010:548在負(fù)載3.伏安(I-V)特性曲線

受光照的太陽(yáng)電池，在一定的溫度和輻照度以及不同的外電路負(fù)載下，流入負(fù)載的電流I和電池端電壓V的關(guān)系曲線。04:4393.伏安(I-V)特性曲線10:5494.開(kāi)路電壓

在一定的溫度和輻照度條件下，光伏發(fā)電器在空載(開(kāi)路)情況下的端電壓，通常用Voc來(lái)表示。

太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓與電池面積大小無(wú)關(guān)，通常單晶硅太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓約為450-600mV，最高可達(dá)690mV

。太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓與入射光譜輻照度的對(duì)數(shù)成正比。04:43104.開(kāi)路電壓10:54105.短路電流在一定的溫度和輻照條件下，光伏發(fā)電器在端電壓為零時(shí)的輸出電流，通常用Isc來(lái)表示。

Isc與太陽(yáng)電池的面積大小有關(guān)，面積越大，Isc越大。一般1cm2的太陽(yáng)電池Isc值約為16-30mA。

Isc與入射光的輻照度成正比。04:43115.短路電流10:54116.最大功率點(diǎn)在太陽(yáng)電池的伏安特性曲線上對(duì)應(yīng)最大功率的點(diǎn)，又稱最佳工作點(diǎn)。7.最佳工作電壓

太陽(yáng)電池伏安特性曲線上最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓。通常用Vm表示。8.最佳工作電流

太陽(yáng)電池伏安特性曲線上最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電流。通常用Im表示。04:43126.最大功率點(diǎn)10:54129.轉(zhuǎn)換效率

受光照太陽(yáng)電池的最大功率與入射到該太陽(yáng)電池上的全部輻射功率的百分比。

η=VmIm/SPin其中Vm和Im分別為最大輸出功率點(diǎn)的電壓和電流，S為太陽(yáng)電池的總面積，Pin為單位面積太陽(yáng)入射光的功率。04:43139.轉(zhuǎn)換效率10:5413

世界主要太陽(yáng)電池新記錄電池種類(lèi)轉(zhuǎn)換效率(%)研制單位備注單晶硅電池24.7±0.5澳大利亞新南威爾士大學(xué)4cm2面積GaAs多結(jié)電池34.7±1.7Spectrolab333倍聚光多晶硅電池20.3±0.5德國(guó)弗朗霍夫研究所1.002cm2面積InGaP/GaAs30.8±1.0日本能源公司4cm2面積非晶硅電池12.8±0.7美國(guó)USSC公司0.27cm2面積CIGS電池19.5±0.6美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室0.41cm2面積CdTe電池16.5±0.5美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室1.032cm2面積多晶硅薄膜電池16.6±0.4德國(guó)斯圖加特大學(xué)4.017cm2面積納米硅電池10.1±0.2日本鐘淵公司2微米膜(玻璃襯底)氧化鈦有機(jī)納米電池11.0±0.5EPFL0.25cm2面積GaInP/GaAs/Ge37.3±1.9Spectrolab175倍聚光背接觸聚光硅電池26.8±0.8美國(guó)SunPower公司96倍聚光04:4314世界主要太陽(yáng)電池新記錄電池種類(lèi)轉(zhuǎn)換效率(%)研制單位備中國(guó)太陽(yáng)電池實(shí)驗(yàn)室最高效率最高效率面積(cm2)單晶硅電池20.42×2多晶硅電池14.532×2GaAs電池20.11×1聚光硅電池172×2CdS/CuxS電池12幾個(gè)mm2CuInSe2電池8.571×1CdTe電池73mm2多晶硅薄膜電池13.61×1非晶硅電池11.2(單結(jié))8.66.2幾個(gè)mm210×1030×30二氧化鈦納米有機(jī)電池101×104:4315中國(guó)太陽(yáng)電池實(shí)驗(yàn)室最高效率最高效率面積(cm2)單晶硅電池210.填充因子(曲線因子)

太陽(yáng)電池的最大功率與開(kāi)路電壓和短路電流乘積之比，通常用FF(或CF)表示：

FF=ImVm/IscVoc

IscVoc是太陽(yáng)電池的極限輸出功率

ImVm是太陽(yáng)電池的最大輸出功率

填充因子是表征太陽(yáng)電池性能優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)。04:431610.填充因子(曲線因子)10:541611.電流溫度系數(shù)在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，被測(cè)太陽(yáng)電池溫度每變化1oC，太陽(yáng)電池短路電流的變化值，通常用α表示。對(duì)于一般晶體硅電池

α=+0.1%/0C04:431711.電流溫度系數(shù)10:541712.電壓溫度系數(shù)

在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，被測(cè)太陽(yáng)電池溫度每變化10C，太陽(yáng)電池開(kāi)路電壓的變化值，通常用β表示。

對(duì)于一般晶體硅電池

β=-0.38%/0C04:431812.電壓溫度系數(shù)10:54181.標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件光源輻照度：1000W/m2；測(cè)試溫度：25±20C；AM1.5地面太陽(yáng)光譜輻照度分布。04:43191.標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件10:5312.太陽(yáng)電池等效電路(1)理想太陽(yáng)電池等效電路：相當(dāng)于一個(gè)電流為Iph的恒流電源與一只正向二極管并聯(lián)。流過(guò)二極管的正向電流稱為暗電流ID.流過(guò)負(fù)載的電流為I負(fù)載兩端的電壓為V04:43202.太陽(yáng)電池等效電路10:532

理想的太陽(yáng)電池等效電路IphID

IVR04:4321理想的太陽(yáng)電池等效電路VR10:543(2)實(shí)際太陽(yáng)電池等效電路：由于漏電流等產(chǎn)生的旁路電阻Rsh由于體電阻和電極的歐姆電阻產(chǎn)生的串聯(lián)電阻Rs04:4322

IphID

Ish

IRsVRshR(2)實(shí)際太陽(yáng)電池等效電路：10:544RsVRshR由于漏電流等產(chǎn)生的旁路電阻Rsh由于體電阻和電極的歐姆電阻產(chǎn)生的串聯(lián)電阻Rs在Rsh兩端的電壓為：Vj=(V+IRS)因此流過(guò)旁路電阻Rsh的電流為：

ISh=(V+IRS)/Rsh流過(guò)負(fù)載的電流：

I=Iph–

ID–ISh04:4323由于漏電流等產(chǎn)生的旁路電阻Rsh10:545

暗電流ID：

注入電流和復(fù)合電流之和，可以簡(jiǎn)化為單指數(shù)形式：

ID=Io{exp(qVj/AkT)-1}其中：Io為太陽(yáng)電池在無(wú)光照時(shí)的飽和電流；

A為結(jié)構(gòu)因子，它反映了p-n結(jié)的結(jié)構(gòu)完整性對(duì)性能的影響；

K是玻爾茲曼恒量04:4324暗電流ID：10:546因此得出:

這就是光照情況下太陽(yáng)電池的電流與電壓的關(guān)系。畫(huà)成圖形，即為(I-V)特性曲線。04:4325因此得出:10:547在理想情況下：Rsh

→∞，Rs→0在負(fù)載短路時(shí)，即Vj=0(忽略串聯(lián)電阻)，便得到短路電流，其值恰好與光電流相等

Isc=Iph04:4326在負(fù)載RL→∞時(shí),輸出電流→0,便得到開(kāi)路電壓Voc在理想情況下：Rsh→∞，Rs→010:548在負(fù)載3.伏安(I-V)特性曲線

受光照的太陽(yáng)電池，在一定的溫度和輻照度以及不同的外電路負(fù)載下，流入負(fù)載的電流I和電池端電壓V的關(guān)系曲線。04:43273.伏安(I-V)特性曲線10:5494.開(kāi)路電壓

在一定的溫度和輻照度條件下，光伏發(fā)電器在空載(開(kāi)路)情況下的端電壓，通常用Voc來(lái)表示。

太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓與電池面積大小無(wú)關(guān)，通常單晶硅太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓約為450-600mV，最高可達(dá)690mV

。太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓與入射光譜輻照度的對(duì)數(shù)成正比。04:43284.開(kāi)路電壓10:54105.短路電流在一定的溫度和輻照條件下，光伏發(fā)電器在端電壓為零時(shí)的輸出電流，通常用Isc來(lái)表示。

Isc與太陽(yáng)電池的面積大小有關(guān)，面積越大，Isc越大。一般1cm2的太陽(yáng)電池Isc值約為16-30mA。

Isc與入射光的輻照度成正比。04:43295.短路電流10:54116.最大功率點(diǎn)在太陽(yáng)電池的伏安特性曲線上對(duì)應(yīng)最大功率的點(diǎn)，又稱最佳工作點(diǎn)。7.最佳工作電壓

太陽(yáng)電池伏安特性曲線上最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓。通常用Vm表示。8.最佳工作電流

太陽(yáng)電池伏安特性曲線上最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電流。通常用Im表示。04:43306.最大功率點(diǎn)10:54129.轉(zhuǎn)換效率

受光照太陽(yáng)電池的最大功率與入射到該太陽(yáng)電池上的全部輻射功率的百分比。

η=VmIm/SPin其中Vm和Im分別為最大輸出功率點(diǎn)的電壓和電流，S為太陽(yáng)電池的總面積，Pin為單位面積太陽(yáng)入射光的功率。04:43319.轉(zhuǎn)換效率10:5413

世界主要太陽(yáng)電池新記錄電池種類(lèi)轉(zhuǎn)換效率(%)研制單位備注單晶硅電池24.7±0.5澳大利亞新南威爾士大學(xué)4cm2面積GaAs多結(jié)電池34.7±1.7Spectrolab333倍聚光多晶硅電池20.3±0.5德國(guó)弗朗霍夫研究所1.002cm2面積InGaP/GaAs30.8±1.0日本能源公司4cm2面積非晶硅電池12.8±0.7美國(guó)USSC公司0.27cm2面積CIGS電池19.5±0.6美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室0.41cm2面積CdTe電池16.5±0.5美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室1.032cm2面積多晶硅薄膜電池16.6±0.4德國(guó)斯圖加特大學(xué)4.017cm2面積納米硅電池10.1±0.2日本鐘淵公司2微米膜(玻璃襯底)氧化鈦有機(jī)納米電池11.0±0.5EPFL0.25cm2面積GaInP/GaAs/Ge37.3±1.9Spectrolab175倍聚光背接觸聚光硅電池26.8±0.8美國(guó)SunPower公司96倍聚光04:4332世界主要太陽(yáng)電池新記錄電池種類(lèi)轉(zhuǎn)換效率(%)研制單位備中國(guó)太陽(yáng)電池實(shí)驗(yàn)室最高效率最高效率面積(cm2)單晶硅電池20.42×2多晶硅電池14.532×2GaAs電池20.11×1聚光硅電池172×2CdS/CuxS電池12幾