文档介绍：硅光电池基本特性的研究
太阳能是一种清洁能源、绿色能源，许多国家正投入大量人力物力对太阳能 接收器进行研究和利用。硅光电池是一种典型的太阳能电池，在日光的照射下， 可将太阳辐射能直接转换为电能，具有性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转 换(Photovoltaic Effect)进行的。在 没有光照时太阳能电池的特性可简单的看作一个二极管，其正向偏压 U与通过
电流I的关系式为：
I Io(eU 1), ⑴
(1)式中，I0和B是常数。其中，I、U为P-N结二极管的电流及电压，k为 波尔兹曼常数( J/K), q为电子电荷量( 10 库仑)，T为绝
对温度，Io是二极管的反向饱和电流，是理想二极管参数 ， ,
nKT
由半导体理论，二极管主要是由能隙为 EC-EV的半导体构成，如图1所示 EC为半导体电带，EV为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时，光子会 被半导体吸收，产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的 影响而产生光电流。
电子
图1
导电带
Ec
价电带
Ev
假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源(光照产生光电流的电流源)
个理想二极管、一个并联电阻与一个电阻所组成，如图 2所示。
图2
图2中，为太阳能电池在光照时该等效电源输出电流， 为光照时，通过太阳能电
池内部二极管的电流。由基尔霍夫定律得：
IRs U (Iph Id I)Rsh 0 ,
(2)
(2)式中，I为太阳能电池的输出电流，U为输出电压。
由(1)式可得,
(3)
Id
和Rs
3所示电路
图3
…Rs 、 , u
I (1 ) I ph
Rsh Rsh
0,太阳能电池可简化为图
这里，1 在短路时,
1Ph 1 d
U = 0,
1 ph
1 ph
而在开路时，1 = 0,
U
1 0(e
1 s o
1 so
1)
o
I0(eUo0 1) 0 ;
U OC
11n[：so 1]
I 0
(4)
(4)式即为在Rsh 的关系式。其中U
oc为开路电压，|SC为短路电流，而I0
和Rs 0勺情况下，太阳能电池的开路电压UOC和短路电流Isc
3、硅光电池的基本特性 ⑴短路电流
I
SiO2 膜
(b)
(a)
图2-3硅光电池短路电流测试
毫安表如显示不同的电流值。即为
如图2-3所示，不同的光照的作用下, 硅光电池的短路电流特性。
(2)开路电压
SiO2 膜
硼扩散层 P型电极
(a)
I
图2-4 硅光电池开路电压测试
电压表如显示不同的电压值。即为
如图2-4所示，不同的光照的作用下, 硅光电池的开路电压特性。
⑶光照特性
光电池在不同光照度下， 其光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关
系就是光照特性，如图2-5。
Am/流电生光
V/压电生光
6 4 2
o o o O
,3 O
光照度/Lx
图2-5硅光电池的光照电流电压特