這些太陽能電池性能參數(shù)了解嗎?太陽能電池轉(zhuǎn)換效率如何計(jì)算?
對(duì)于太陽能電池，我們都比較熟悉。從太陽能電池剛面世，到太陽能電池的廣泛使用，這中間的發(fā)展速度還是比較快的。為增進(jìn)大家對(duì)太陽能電池的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)太陽能電池的性能參數(shù)、太陽能電池效率轉(zhuǎn)換的計(jì)算予以介紹。如果你對(duì)太陽能電池具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、太陽能電池性能參數(shù)
1、開路電壓
開路電壓UOC：即將太陽能電池置于AM1.5光譜條件、100 mW/cm2的光源強(qiáng)度照射下，在兩端開路時(shí)，太陽能電池的輸出電壓值。
2、短路電流
短路電流ISC：就是將太陽能電池置于AM1.5光譜條件、100 mW/cm2的光源強(qiáng)度照射下，在輸出端短路時(shí)，流過太陽能電池兩端的電流值。
3、最大輸出功率
太陽能電池的工作電壓和電流是隨負(fù)載電阻而變化的，將不同阻值所對(duì)應(yīng)的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負(fù)載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大，即可獲得最大輸出功率，用符號(hào)Pm表示。此時(shí)的工作電壓和工作電流稱為最佳工作電壓和最佳工作電流，分別用符號(hào)Um和Im表示。
4、填充因子
太陽能電池的另一個(gè)重要參數(shù)是填充因子FF(fill factor)，它是最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比。
FF： 是衡量太陽能電池輸出特性的重要指標(biāo)， 是代表太陽能電池在帶最佳負(fù)載時(shí)， 能輸出的最大功率的特性，其值越大表示太陽能電池的輸出功率越大。FF 的值始終小于1。串、并聯(lián)電阻對(duì)填充因子有較大影響。串聯(lián)電阻越大，短路電流下降越多，填充因子也隨之減少的越多;并聯(lián)電阻越小，其分電流就越大，導(dǎo)致開路電壓就下降的越多，填充因子隨之也下降的越多。
5、轉(zhuǎn)換效率
太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接最佳負(fù)載電阻時(shí)的最大能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衡量電池質(zhì)量和技術(shù)水平的重要參數(shù)，它與電池的結(jié)構(gòu)、結(jié)特性、材料性質(zhì)、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環(huán)境變化等有關(guān)。
二、太陽能電池的芯片材料及轉(zhuǎn)換效率計(jì)算
1、 晶體硅(單晶硅和多晶硅)太陽能電池：
2004年晶體硅太陽能電池占總量的84.6 %，生產(chǎn)技術(shù)成熟，是光伏產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。在光伏產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著統(tǒng)治地位。
對(duì)于高效單晶硅太陽能電池，國際公認(rèn)澳大利亞新南威爾士大學(xué)達(dá)到了最高轉(zhuǎn)換效率為24.7%，目前世界技術(shù)先進(jìn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率為19-20 %。對(duì)于多晶硅太陽能電池澳大利亞新南威爾士大學(xué)多晶硅電池效率已突破19.8%，技術(shù)先進(jìn)產(chǎn)品的效率為15-18 %。
2、 非晶體硅太陽能電池：
α-Si(非晶硅)太陽能電池一般采用高頻輝光使硅烷分解沉積而成。由于分解溫度低(250-500 0C)，可在薄玻璃、陶瓷、不銹鋼和塑料底片上沉積1um厚的薄膜，且易于大面積化。非晶硅太陽能電池多數(shù)采用PIN結(jié)構(gòu)，有時(shí)還制成多層疊層式結(jié)構(gòu)。
非晶硅太陽能電池大量生產(chǎn)的大面積產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率為10-12 %，小面積產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率已提高到14.6%，疊層結(jié)構(gòu)電池的最高效率為21 %。
3、 砷化鎵(GaAs)太陽能電池：
GaAs太陽能電池多數(shù)采用液相外延法或MOCVD技術(shù)制備，GaAs太陽能電池的效率可高達(dá)29.5%，一般在19.5%左右。產(chǎn)品具有耐高溫和抗輻射特點(diǎn)，但生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)量受限，主要用作空間電源。以硅片為襯底，擁MOCVD方法制造GaAs /Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池是降低成本很有希望的方法，最高效率23.3 %，GaAs 疊層結(jié)構(gòu)的太陽能電池效率接近40 %。
4、 其他化合物半導(dǎo)體太陽能電池：
這方面主要有CIS (銅銦硒)薄膜、CdTe (碲化鎘)薄膜和InP(磷化銦) 太陽能電池等。這些太陽能電池的結(jié)構(gòu)與非晶硅電池相似。但CIS薄膜一般厚度為2-3um，已達(dá)到的轉(zhuǎn)換效率為17.7 %。CdTe薄膜很適合于制作太陽能電池。其理論轉(zhuǎn)換效率達(dá)30 %，目前國際先進(jìn)水平轉(zhuǎn)換效率為15.8 %，多用于空間方面。
