填充因子持续偏低原因分析

引言

太阳能电池是利用光伏效应直接将光能转换为电能的器件。其理想等效电路模型是一个电流

源和一个理想二极管的并联电路，其输出特性可以用

J-V 曲线图表示。

    

在实际器件中，由于表面效应、势垒区载流子的产生及复合、电阻效应等因素的影响，其电

流电压特性与理想特性有很大差异，这是因为理想模型不能正确反映实际器件的特点。实际

模型采用串联电阻及并联电阻来等效模拟实际器件中的各种非理想效应的影响。本文针对太

阳电池的等效电路模型，利用

Matlab 软件建立了仿真模块，模拟了太阳电池各输出参数受

其内部电阻影响的程度。

太阳能电池等效电路分析

  

  实际太阳电池等效电路如图 2 所示，由一个电流密度为 JL 的理想电流源、一个理想二极管

D 和并联电阻 Rsh，串联电阻 Rs 组合而成。Rsh 为考虑载流子产生与复合以及沿电池边缘的

表面漏电流而设计的一个等效并联电阻，

Rs 为扩散顶区的表面电阻、电池体电阻及上下电

极之间的欧姆电阻等复合得到的等效串联电阻。太阳电池两端的电压为

V，流过太阳电池单

位面积的电流为

J。由图 2 可以得出其电流电压关系（公式略）：

式中，

Js

——二极管反向饱和电流密度。当太阳电池两端开路时，即负载阻抗为无穷大时，

通过太阳电池的净电流

J 为零，此时的电压为太阳电池的开路电压 VOC。在(1)式中令 J=0，

则有（公式略）

    (2)式表明，开路电压不受串联电阻 Rs，的影响，但与并联电阻 Rsh 有关。可以看出，Rsh

减小时，开路电压

VOC 会随之减小。

    太阳电池两端短路即负载阻抗为零时，电压 V 为零，此时的电流为短路电流密度 Jsc。在

(1)式中令 V=0，并且考虑到一般情况下 R<<Rsh，(1)式可化为（公式略）

由上式可以看出，短路电流基本与

Rsh 无关，但受 Rs，的影响，随着 Rs 的增大，Js 会减

小。