光伏电池的伏安特性曲线与填充因数

根据前面的方法，考虑到不同的光照强度，可以得到光伏电池的伏安特性曲线如图2-4所示。通过该曲线可以看出，光伏电池的输出电流和输出电压均与太阳辐照的通量密度成正比的关系。不同的光照强度条件下，可得到不同的特性曲线。光伏电池输出伏安特性曲线与电流轴的交点为短路电流I_sc，与电压轴的交点为空载电压U_oc。从伏安特性曲线可以看出，光伏电池既非恒压源，也非恒流源，而是一种非线性直流电源。光伏阵列的伏安特性曲线与负载特性曲线L的交点A、B、C、D和E即为光伏电池的工作点。如果能使工作点移至光伏阵列伏安特性曲线某一点（如图中A′、B′、C′、D′、E′），使得此点对应的电流值I_m、电压值U_m围成的矩形面积最大，则称此点为光伏阵列的最佳输出功率或最大输出功率P_m。

图2-4 光伏电池在不同光照下的伏安特性曲线

由此，可以引出表征光伏电池优劣的一个重要参数，即填充因数FF：

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式中，FF是评估光伏电池负载能力的重要因素。一般而言FF＜1，例如常规的硅光伏电池的FF为0.75～0.8。FF与多方面因素有关，如电池材料的PN结曲线常数A、串联电阻R_s和并联电阻R_sh等电池内部因素，以及光照强度、工作温度等电池外部因素。

为了更有助于精确寻找最大功率点，可以根据伏安特性曲线绘制出图2-5所示的功率电压（P-U）特性曲线。可以看出在到达P_m之前，曲线近似为直线线段，随着U的升高P线性增大。该线段越陡，伏安特性曲线越接近矩形，曲线填充因数FF越大。此时对应的光伏电池输出特性也就越好，电池的光电转换效率就越高。

图2-5 光伏电池的P-U曲线