太陽電池基本參數(shù)課件

1.標(biāo)準(zhǔn)測試條件光源輻照度：1000W/m2；測試溫度：25±20C；AM1.5地面太陽光譜輻照度分布。04:4311.標(biāo)準(zhǔn)測試條件10:5312.太陽電池等效電路(1)理想太陽電池等效電路：相當(dāng)于一個電流為Iph的恒流電源與一只正向二極管并聯(lián)。流過二極管的正向電流稱為暗電流ID.流過負載的電流為I負載兩端的電壓為V04:4322.太陽電池等效電路10:532

理想的太陽電池等效電路IphID

IVR04:433理想的太陽電池等效電路VR10:543(2)實際太陽電池等效電路：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)實際太陽電池等效電路：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)因此流過旁路電阻Rsh的電流為：

ISh=(V+IRS)/Rsh流過負載的電流：

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，可以簡化為單指數(shù)形式：

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

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電池的電流與電壓的關(guān)系。畫成圖形，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在負載短路時，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在負載RL→∞時,輸出電流→0,便得到開路電壓Voc在理想情況下：Rsh→∞，Rs→010:548在負載3.伏安(I-V)特性曲線

受光照的太陽電池，在一定的溫度和輻照度以及不同的外電路負載下，流入負載的電流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(開路)情況下的端電壓，通常用Voc來表示。

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

。太陽電池的開路電壓與入射光譜輻照度的對數(shù)成正比。04:43104.開路電壓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的輸出電流，通常用Isc來表示。

Isc與太陽電池的面積大小有關(guān)，面積越大，Isc越大。一般1cm2的太陽電池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.最大功率點在太陽電池的伏安特性曲線上對應(yīng)最大功率的點，又稱最佳工作點。7.最佳工作電壓

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

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

受光照太陽電池的最大功率與入射到該太陽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的電壓和電流，S為太陽電池的總面積，Pin為單位面積太陽入射光的功率。04:43139.轉(zhuǎn)換效率10:5413

世界主要太陽電池新記錄電池種類轉(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USSC公司0.27cm2面積CIGS電池19.5±0.6美國可再生能源實驗室0.41cm2面積CdTe電池16.5±0.5美國可再生能源實驗室1.032cm2面積多晶硅薄膜電池16.6±0.4德國斯圖加特大學(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SunPower公司96倍聚光04:4314世界主要太陽電池新記錄電池種類轉(zhuǎn)換效率(%)研制單位備中國太陽電池實驗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mm210×1030×30二氧化鈦納米有機電池101×104:4315中國太陽電池實驗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)

太陽電池的最大功率與開路電壓和短路電流乘積之比，通常用FF(或CF)表示：

FF=ImVm/IscVoc

IscVoc是太陽電池的極限輸出功率

ImVm是太陽電池的最大輸出功率

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

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

在規(guī)定的試驗條件下，被測太陽電池溫度每變化10C，太陽電池開路電壓的變化值，通常用β表示。

對于一般晶體硅電池

β=-0.38%/0C04:431812.電壓溫度系數(shù)10:54181.標(biāo)準(zhǔn)測試條件光源輻照度：1000W/m2；測試溫度：25±20C；AM1.5地面太陽光譜輻照度分布。04:43191.標(biāo)準(zhǔn)測試條件10:5312.太陽電池等效電路(1)理想太陽電池等效電路：相當(dāng)于一個電流為Iph的恒流電源與一只正向二極管并聯(lián)。流過二極管的正向電流稱為暗電流ID.流過負載的電流為I負載兩端的電壓為V04:43202.太陽電池等效電路10:532

理想的太陽電池等效電路IphID

IVR04:4321理想的太陽電池等效電路VR10:543(2)實際太陽電池等效電路：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)實際太陽電池等效電路：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)因此流過旁路電阻Rsh的電流為：

ISh=(V+IRS)/Rsh流過負載的電流：

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，可以簡化為單指數(shù)形式：

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

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電池的電流與電壓的關(guān)系。畫成圖形，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在負載短路時，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在負載RL→∞時,輸出電流→0,便得到開路電壓Voc在理想情況下：Rsh→∞，Rs→010:548在負載3.伏安(I-V)特性曲線

受光照的太陽電池，在一定的溫度和輻照度以及不同的外電路負載下，流入負載的電流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(開路)情況下的端電壓，通常用Voc來表示。

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

。太陽電池的開路電壓與入射光譜輻照度的對數(shù)成正比。04:43284.開路電壓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的輸出電流，通常用Isc來表示。

Isc與太陽電池的面積大小有關(guān)，面積越大，Isc越大。一般1cm2的太陽電池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.最大功率點在太陽電池的伏安特性曲線上對應(yīng)最大功率的點，又稱最佳工作點。7.最佳工作電壓

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

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

受光照太陽電池的最大功率與入射到該太陽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的電壓和電流，S為太陽電池的總面積，Pin為單位面積太陽入射光的功率。04:43319.轉(zhuǎn)換效率10:5413

世界主要太陽電池新記錄電池種類轉(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USSC公司0.27cm2面積CIGS電池19.5±0.6美國可再生能源實驗室0.41cm2面積CdTe電池16.5±0.5美國可再生能源實驗室1.032cm2面積多晶硅薄膜電池16.6±0.4德國斯圖加特大學(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SunPower公司96倍聚光04:4332世界主要太陽電池新記錄電池種類轉(zhuǎn)換效率(%)研制單位備中國太陽電池實驗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