高效晶硅太阳电池外特性解析

1.光谱响应 当各种波长以一定等量的辐射光子束入射到光伏电池上，所产生的短路电流与其中最大短路电流相比较，按其波长的分布求其比值变化曲线，即为相对光谱响应。绝对光谱响应指的是，当各种波长的单位辐射光能或对应的光子入射到光伏电池上，将产生不同的短路电流，按波长的分布求出对应的短路电流变化曲线。

图3-12示出晶硅太阳电池相对光谱响应曲线。从图中可以看出，对于不同波长的入射太阳光的不同波长光分量，晶硅太阳电池有不同的灵敏度，能够产生光生伏特效应的太阳辐射波长，一般在0.4～1.2μm的范围内，不论是波长小于0.4μm太阳光分量辐射，还是波长大于1.2μm的太阳光分量辐射，都不能使晶硅太阳电池产生光生电流。晶硅太阳电池光谱响应最大灵敏度在0.8～0.95μm之间。

图3-12 晶硅太阳电池相对光谱响应曲线

2.温度特性 太阳电池温度特性是指，太阳电池工作环境温度和电池吸收光子后使自身温度升高对电池性能的影响。由于太阳电池材料内部很多参数都是温度和光照强度的函数，如本征载流子浓度、载流子扩散长度、光子吸收系数等。图3-13示出硅太阳电池参数与温度的关系。

图3-13示出p-n型和n-p型硅太阳电池参数与温度的关系，光强为5mW/cm²、50mW/cm²、100mW/cm²三种条件下，与温度之间的变化曲线。

图3-13 硅太阳电池参数与温度的关系

a）短路电流与温度、光强的关系 b）开路电压与温度、光强的关系 c）输出效率与温度、光强的关系(www.xing528.com)

从图3-13a可看出，温度的升高，改善了载流子的扩散长度，以及长波的光谱响应，使得短路电流I_sc呈现正的温度系数；但它随温度的变化率很小。

从图3-13b可看出，开路电压V_oc和温度之间近似线性的关系，且V_oc呈负温度系数，温度每升高1℃，V_oc下降0.4%（2mV）左右。

从图3-13c可看出，由于太阳电池的光电转换效率η正比于F_F、I_sc、V_oc，其中F_F和V_oc的影响要远远大于I_sc的影响，所以光电转换效率_η也呈随温度升高而降低的趋势，温度每升高1℃，输出功率下降0.4%～0.5%。

硅太阳电池可正常使用的环境温度一般在-65～125℃。

3.光照特性　图3-14示出硅太阳电池参数与光照的关系。从图中线条可以看出：开路电压随光照强度的升高，呈对数比例增加；短路电流和输出功率均与光照强度成正比。

图3-14 硅太阳电池参数与光照的关系

a）光伏电池开路电压、短路电流与入射光强关系 b）光伏电池最佳输出功率与入射光强关系