2004 年全国太阳能光伏组件技术培训班 

 

第一章  太阳电池测试原理 

第一节  光电流和光电压 

一、光电流 

光生载流子的定向运动形成光电流。如果入射到电池的光子中，能量大于禁带宽度

g

E

的光子均能被电池吸收，而激发出数量相同的光生电子—空穴对，且可以被全部收集，则光
生电流密度的最大值为

 

)

(

(max)

g

ph

L

E

qN

J

=

                                                                                                   （2-1） 

式中

)

(

g

ph

E

N

为每秒入射到电池上能量大于

g

E

的总光子数。考虑光的反射、材料吸收、

电池厚度及光生载流子的实际生产率后，光电流密度可以表示为

 

[

]

λ

λ

λ

λ

λ

λ

d

dx

x

qG

d

dx

e

a

R

Q

q

J

H

L

H

x

a

L

∫ ∫

∫ ∫

∞

∞

−

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

=

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

−

Φ

=

0

0

0

0

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

                                                      （2-2） 

[

]

x

a

L

e

a

R

Q

x

G

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

λ

λ

λ

λ

−

−

Φ

=

                                                                        （2-3） 

式中，

)

(

λ

Φ

为入射到电池上波长为

λ

、带宽为

λ

d

的光子数；

Q

为量子产额，即一个

能量大于

g

E

的光子产生一对光生载流子的几率，通常情况下可以令

1

=

Q

；

)

(

λ

R

为和波长

有关的反射因数；

)

(

λ

a

为对应波长的吸收系数；

dx

为距电池表面

x

处厚度为

dx

的薄层；

H

为电池总厚度。

)

(x

G

L

表示

x

处的光生载流子的产生率。

 

这个表达式认为，凡是在电池中产生的光生载流子均可以对光电流有贡献，因而是光电

流的理想值。

 

在如图

2-1 所示的简化太阳电池结构图中：

（

1）太阳电池的 n 区、耗尽区和 p 区中均能

产生光生载流子；

（

2）各区中的光生载流子必须在复合之前越过耗尽区，才能对光电流有贡

献，所以求解实际的光生电流必须考虑各区中的产生和复合、扩散和漂移等各种因素。为简

单起见，先讨论波长为

λ

带宽为

λ

d

、光子数为

)

(

λ

Φ

的单色光照明太阳电池的情况。