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1 太陽能電池研究與發(fā)展

到目前為止，與太陽能電池及其組件相關(guān)的專利已經(jīng)達到 5536 件，其中中國有 3936 件，所占世界專利總量的 71%。其中研制出的太陽能電池板種類就已十分豐富，根據(jù)制造太陽能電池板使用材料的不同，可分為晶體硅電池、非晶體硅太陽能電池、多元化合物電池等等；根據(jù)電池板的形態(tài)和結(jié)構(gòu)又可以將其分為疊層電池、薄膜電池等等，但以硅作為原材料制造的光伏太陽能板是我國運用最為廣泛，市場占有量最大的。

單晶硅、多晶硅是各國主要研究的太陽能電池，就電能轉(zhuǎn)化效率和電池使用壽命而言，單晶硅要大大優(yōu)于多晶硅，但單晶硅的生產(chǎn)成本較高，所以現(xiàn)在它已逐漸被多晶硅代替。


2 光伏太陽能電池工作原理

光伏電池板是光伏發(fā)電的關(guān)鍵組件，其基本結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體的 P-N 結(jié)組成，因其為基于光生伏特效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的半導(dǎo)體部件，因此太陽能電池又稱為光伏電池。

半導(dǎo)體是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的特殊介質(zhì)，它對其內(nèi)部自由電子的束縛力要大大小于絕緣體。所以，當(dāng)光線照射在光伏電池板表面時，晶體硅會將一小部分的光子吸收，并將被吸收的光子傳遞給硅原子，使硅原子變?yōu)樽杂呻娮雍涂昭?，在光伏電池板?P-N 結(jié)兩側(cè)形成電位差。當(dāng)有外部電路接入光伏電池板時，在電壓的作用下，電池板就會形成電流向外部電路輸出一定量的功率。該過程就是光子能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程，即太陽能工作原理。

3 太陽能電池輸出特性研究

光伏太陽能電池的電壓電流特性可表示為： 式中：
Ip-光電流（A）；
k-波爾茨曼常數(shù)（1.381×10-23J/K）；
T-絕對溫度（K）；
A-二極管因子；
q-電荷（1.6×10-19A/s）；
Rp-并聯(lián)電阻（?）；
Io-二極管飽和電流（A）；
Rs-串聯(lián)電阻（?）。

由上式公式可知，光照強度、電池溫度、串聯(lián)電阻是對光伏電池板發(fā)電影響最大的 3 個因素。當(dāng)光照強度和光伏電池板溫度恒定時，p-n 兩端電壓和電路中電流的關(guān)系曲線正是光伏電池的伏安特性曲線。當(dāng)只有光伏電池板在溫度這一個條件是恒定的情況下，光照強度就成了電池板電流輸出的主要影響因素，電池板中的短路電流會隨著電池溫度的升高而增大，但變化十分的微小。所以提升光伏太陽能電池效率最有效的方法是通過提高電池板單位面積光照強度來實現(xiàn)的。

原標(biāo)題：太陽能電池的輸出特性研究