12A/cm2、温度 T=300K、光生电流密度 JL=0.03A/cm
2
。仿真步长有
Simulink 自动设定，仿真结果可以
通过虚拟示波器模块显示出来，在仿真过程中，将数据输出到
Matlab 的工作空间中以方便调用。
在图 3（略）的系统中，分别设置电池面积为 1cm2 的太阳电池上并联电阻 Rsh 为无穷大和 107Ω，
Ω，共４种组合。仿真结果得到图６所示的伏安特性曲线。图中的电流密度采用对数
坐标。可以看出，在理想条件下 Ｒｓ＝０
Ｒｓｈ＝
∞，电流与电压呈指数关系。值得注意的是，当并
联电阻为有限值时，伏安特性在电压较小时偏离理想的指数关系。这是由于在实际器件中，当正向偏压小
于Ｐ－Ｎ结的正向导通电压时，图２（略）中的等效二极管Ｄ处于断开状态，电路的Ｊ－Ｖ关系主要由并
联电阻Ｒｓｈ决定，所以电流电压偏离指数关系，而呈近线性关系；当串联电阻为有限值时，伏安特性在
较高正向偏压时偏离指数关系。这是因为在实际器件中当正向电压较高时，Ｐ－Ｎ结两端的压降早已饱和，
不再增加，而不为零的串联电阻分担了比较高的电压，所以伏安特性偏离指数关系，呈现出由Ｒｓ决定的
线性关系。
图４（略）的系统模拟了Ｒｓｈ对太阳电池开路电压的影响，仿真结果如图７所示。可以看出在Ｒｓｈ
减小的过程中，开路电压Ｖｏｃ随之减小，填充因子也随之降低。图５的系统仿真结果如图８所示，短路
电流和填充因子都随Ｒｓ的增大而减小。从图７和图８可以看出，当Ｒｓ／Ｒｓｈ＞１％时，电池的输出
特性会发生比较明显的变化。
表１（略）和表２（略）分别给出了太阳电池在不同串联电阻和并联电阻下的各输出量的情况。３个主
Ｖｏｃ、短路电流密度Ｊｓｃ填充因子ＦＦ。
我们对一个市售的１×０．５ｃｍ２硅太阳电池的伏安特性进行了实际测试，将测试结果与一定参数下
Ｒｓ＝１．５
ΩＲｓｈ＝１８０ Ω，电池面积为１ｃｍ２的仿真结果进行比较，结果如图９所示。可
以看出仿真结果与实验测量数据是一致的。
结 论
本文通过对太阳电池在外加偏压下的特性进行分析，利用实际太阳电池的等效电路模型，建立基于Ｓｉ
ｍｕｌｉｎｋ的仿真系统，模拟了太阳电池在其内部串联电阻和并联电阻影响下表现出的偏离指数关系的
伏安特性，并定量分析了太阳电池的开路电压、短路电流和填充因子受内部电阻的影响关系。由仿真所得的
图形及数据表明：
串联电阻影响太阳电池的正向伏安特性，使得正向偏压较低时电流大于理想值，正向偏
压增大时伏安特性偏离指数关系；并联电阻产生的漏电流影响反向特性和正向小偏压特性，使正向偏压较
低时电流大于理想值，使
不能饱和，在反向偏压较大时电流电压偏离指数关系。另一方面，并联
电阻Ｒｓｈ影响太阳电池开路电压，Ｒｓｈ减小会使开路电压降低，但对短路电流基本没有影响；串联电
阻Ｒｓ影响短路电流，Ｒｓ增大会使短路电流降低，而对开路电压没有影响；Ｒｓｈ的减小和Ｒｓｈ的增
大都会使太阳电池的填充因子和光电转换效率降低。与实测数据的比较表明，理论分析和数值模拟的结果
都与实际相符。