太阳能光伏电池特性实验研究

太阳能光伏电池的输出具有非线性，这种非线性受到外部环境（包括日照

强度、温度等）以及本身技术指标（如输出阻抗）的影响，从而使得太阳能电池
的输出功率发生变化，其实际转换效率受到一定限制。因此，对太阳能光伏电池
输出特性的研究成为了一个重要课题

[1]

。与跟踪式太阳能光伏系统相比，固定式

太阳能光伏系统有着结构简单、成本低廉等优点。太阳能光伏电池表面温度将随
辐射能的增强而升高，在一定程度上影响了太阳能电板的输出功率。本文主要对
固定式单晶硅太阳能电池输出功率等进行了实验研究。

1、理论分析

理想的太阳能电池可以看做是一个产生光生电流

I

ph

的恒流源与一个处于正

向偏置的二极管并联，如图

1 所示。如果负载 R

L

短路了，电路只有光生电流

I

ph

，光强越强，电子

-空穴对的产生率越高，光生电流 I

ph

越大，即短路电流

I

sc

为：

sc

ph

I

I

= −

（

1）

I

R

L

I

d

I

ph

U

图

1 理想太阳能电池等效电路

[2]

如果负载

R

L

不短路，那么

P-N 结内流过的电流 I

d

方向与光生电流方向相反，

会抵消部分光生电流，使少数载流子注入和扩散。太阳能电池输出的净电流

I 是

光生电流

I

ph

和二极管电流

I

d

之差，故太阳能电池的光伏

I-V 特性可表示为：

ph

d

ph

exp

1

O

qV

I

I

I

I

I

nkT









=

− =

−

−



÷













（

2）

式中：

I

o

——反向饱和电流；n——理想因子，由半导体材料和制造技术决定 ，

n=1~2；V——二极管电压；k——波尔兹曼常数；q——电子电量；T——二极
管绝对温度。

当电流

I=0 时，这意味着产生的光生电流 I

ph

正好等于光电压

V

oc

产生的二极

管电流

I

d

，即

I

ph

=I

d

。从式（

2）可得出 V

oc

为：

ph

0

1

OC

I

nkT

V

In

q

I





=

+







