环球观热点：干货！太阳能电池板原理，等效电路、输出功率和填充因数

2023-06-26 14:13:14 来源：面包芯语收藏

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(资料图片)

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。

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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