光伏電池電氣性能的評測

來自于日光的電能是真正綠色和廉價的能源，但是要基于光伏（PV）電池和存儲設備（例如電池）的能量轉換系統。PV或太陽能電池在戶外照明范疇，甚至在全家用和工業范疇的使用越來越廣泛；它們可以采用與半導體器件制造相同的工藝進行制作。太陽能電池的功能非常簡單：吸收太陽光的光子并釋放出電子。當在太陽能電池上連接負載時，就會出現電流。

PV電池和材料的電氣特點分解要進行多種電氣測量。這些探測工作可以在研發過程中在電池上進行，也可以作為電池制造工藝的組成部分。這些探測包括電流與電壓關系（I-V）、電容與電壓關系（C-V）、電容與頻率關系（C-f）和脈沖I-V探測等。利用這些電氣探測結果可以提取出很多常用的參數，例如輸出電流、最大輸出功率、摻雜密度、轉換效率、電阻率和霍爾電壓。

PV電池采用各種吸光材料制作，包括結晶和非晶硅，碲化鎘（CdTe）和銅銦鎵硒化物（CIGS）材料制成的薄膜，以及有機/聚合物類的材料。

PV電池的等效電路模型（如圖1所示）能夠幫助我們深入知道這種器件的工作原理。理想PV電池的模型可以表示為一個感光電流源并聯一個二極管。光源中的光子被太陽能電池材料吸收。倘若光子的能量高于電池材料的能帶，那么電子就被激發到導帶中。倘若將一個外部負載連接到PV電池的輸出端，那么就會出現電流。

PV電池/光子hυ/負載

圖1.由一個串聯電阻（RS）和一個分流電阻（rsh）和一個光驅電流源構成的光伏電池等效電路。

由于電池襯底材料及其金屬導線和接觸點中存在材料缺陷和歐姆損耗，PV電池模型非得分別用串聯電阻（RS）和分流電阻（rsh）表示這些損耗。串聯電阻是一個關鍵參數，因為它限制了PV電池的最大可用功率（PMAX）和短路電流（ISC）。

PV電池的串聯電阻（rs）與電池上的金屬觸點電阻、電池前表面的歐姆損耗、雜志濃度和結深有關。在理想情況下，串聯電阻應當為零。分流電阻表示由于沿電池邊緣的表面漏流或晶格缺陷造成的損耗。在理想情況下，分流電阻應當為無窮大。

要提取光伏電池的緊要探測參數，要進行各種電氣測量工作。這些測量通常蘊含直流電流和電壓、電容以及脈沖I-V。

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