太阳电池内部电阻对其输出特性的影响(精)
太阳电池电极工艺对其并联电阻和影响
太阳电池电极工艺对其并联电阻和影响汪义川陈庭金(云南半导体器件厂) (云南师大太阳能所)摘要本文通过~10Omm 太阳电{忸 I进生产线上产品成批不合格的事例·发现了并联电阻R 低是影响大面积太阳电池效率舶重要参散．R h得到改善后，平均转换效率 >l3％-本研究是对引进技术一次良好的消化吸收和充实过程．对指导生产起了关键作用．关键词：太阳电池电极工艺并联电阻引言1987年7月云南半导体厂引进TPK公司太阳电池生产线调试完毕，联动试车成功．产品达到合同规定：转换效率≥9％，≥12％，台格率≥90％．验收产品电池 12．5％，台格率为91．3％．并生产了5KM 电池出口．但是，好景不长，从1988年3月开始，出现了一个严峻的现象，即产品连续出现不台格转换效率低，台格率低于9％．经反复研究实验，找到了影响产品质量的主要原因： Rsh值太低．并解决了提高Rsh值的工艺方法．产品质量分析引进线生产的TDBlo0太阳电池参数规范为：短路电流≥2300mA，开路电压V。
≥580mv，串联电阻R。
≤0．03Ω，并联电阻Rsh ≥5Ω，填充因子FF≥70％，转换效率≥l2％．规范参数表明应达到的标准，但是，除η外，不要求同时达到．研究中，电池电学参数采用CT一100测试仪对单体太阳电池进行全面测试，其终端可显示从零起，每隔I2mV一个电流值，或固定显示每隔24mV对应的电流值同时，可显示I—V 曲线，给出Isc 、Voc 、FF、Pmax、Vmax，Imax、Rsh、Rs等数据．例：Isc= 2338mA ， Voc= 584mA ． FF= 71.3％， P = 974mw, Vmax = 468mv，Imax=2082， Rsh=6.41Ω， Rs=0.03Ω，η=12.5％·下面表(一)是多批各种档次的不台格产品，其参数的测试平均值．表中数据指出： Rsh 上升， Rs下降,则FF和η上升理论和实践结果一致指出，Rsh不影响Isc ．但影响Voc ；Rs 不影响Voc，而对FF和η影响很大，I-V特性很坏．用DT一830数字表测电池的P_N结正反向特性．无一例外的显示出正向、反向有近似相等的阻抗值，且其值较低．结果列于表(二)中表(二)显然，电池P—N 结处于空穿通状态当我们把电池四周掰掉，直到只剩1一2cm 时再测量，其结果但然是正反向一样．同样测≥12％的电池，其正反向阻抗数据差别较大，结果如表(三)所示．，表(三)生产中还发现．在烧结电极时无论升温还是延时，只要Rsh 低，则Rs就偏大．当Rsh值合格时， Rs也有好的值．以上分析表明Rsh 低是造成产品不合格的主要原因之一．当我们调研提高Rsh 值的方法时，发现太阳电池究资料鲜为人见．人们多半论述Rs；对η的影响．曹泽淳“．洪垣的文章，以及书籍中．对Rsh仅有一般论述，或认为可以作得很大，因而对效率的影响可以不考虑值得指出的是：上述研究都是以几个平方厘米的小面积太阳电池作为对象得出的结论3 实验研究及其结果从我们的生产工艺流程看，以下几个因素与Rsh 有关：1．硅材料，2．切片损伤层 3．太阳电池周边扩散层的去除，4_绒面扩散层的保护．5 电极烧结温度和时间，为此，我们对上述五方面进行了实验研究．在实验过程中，我们又发现一个新的重要因素：Rsh与浆料有关．下面简述实验研究结果：3.1Rsh与硅材料的关系用三家的硅片做了对比试验，结果示于表(四)表(四)指出：R 与材料有关．739厂的单品硅片结果好一些，但总的讲来差别不大．3．2 Rsh与切片机械损伤层的关系：单晶硅棒用切片机切割成片对，因机械切割使硅片表受到损伤的区域可分为四部分，即表面粗糙区、碎裂区，位错网络区和弹性应变区对高精度切片机，损伤区的总厚度约10～2O m．这些表面损伤区若不去除，将在高温扩散时产生大量的表面复合中心，增加表面复合速率，减少扩散区域流于寿命．从而降低太阳电池效率．制造太阳电池时，去除表面损伤区，可通过制绒面减薄硅片实现一步法制绒面工艺中，NaOH 浓度2.3％，温度78"C，时间40分钟．各向异性腐蚀结果列于表(五)中表(五)厚度、电阻率均用Sologon200无接触厚度电阻牢测试仪测得，表中所列硅片减薄厚度均在49μm 以上，因此所制出的绒面基片的表面机械损伤层B 完全去除但用这些基片作的实验电池，其Rsh=1.22Ω，故机械损伤不是我们生产工艺导致低R h的原因在生产中,每批投料都把硅片减薄厚度作为个一重要参数来检测，并调整腐蚀温度和时间，保证硅片减薄厚度在40μm 以上．3．3 Rsh与周边扩散P—N 结去踩的关系：基片周边因扩散形成P—N 结，若去除不尽，将造成电池短路．生产中我们用等离子体腐蚀法去除周边p-N 结，其腐蚀反应方程为：射频电场CF ——————C+4F+Si+ 4F+————SiF4上述反应与射频电场的能量，CF4的流量，电池片数目和反应时问有关．腐蚀后可用冷热探针法检查边缘P_N 结是否去除干净．当电池边周均呈现P型硅后，则确认同边P-N 结巳被去除．3．4 Rsh与绒面扩散层是否损坏有关：电池表面用腐蚀法制成的绒面，对人射光有强的减反射性能，是其优点．但是，扩散后的硅片在各种操作工序中必须精心-稍不注意就会把表面的金字塔体的尖顶损坏，将P型基底暴露出来．如果又适逢在损坏处被金属电极覆盖，便会造成短路应该指出：这种损坏是随机的，不可能片片都有，且金属电极又总是分布在损坏处．我们知道，上电极栅线的遮光面积占总受光面的8～10％，因此，整批电池由此引起短路机率是小的．另外，我们曾用同批扩散采用两种方法制作电极．其中一部分采用化学镀镍电极，结果测得好的I—V特性；另一部分采用引进线的烧结银桨电极，结果测得差的I—V特性，由此得到结论：整拙产品的Rsh 值低，主要不是扩敬层缄面金字塔顶破坏被金属电极覆盖 l起短路造成的．3．5 Rsh与上电极烧结温度和烧结时间的关系：引进线太阳电池采用厚薄化电极工艺．在扩散过的硅片上，通过丝网印刷上银桨栅线，再在红外线炉中烧结形成欧姆接触电极．它和真空蒸镀，化学镀工艺制电极完全不同．具有操作简单、重复性好、自动化程度高，因而产量大、成本低等优点红外线干燥炉具有5米长的不锈钢传送带，带速每分钟4～60(10～ 150cm)连续可调；温度在900℃以下，有连续可调的七段温区，工作方便．表(六)是在该炉中烧结电极的实验结果．七段炉温分布取150℃、250℃，350℃、450℃，775℃， 850℃。
太阳能电池输出特性的研究
太阳能电池可以吸收太阳光中的部分能量 ,并将吸收的太阳能转化为电能 。太阳能电池的输出特性是指 它吸收了太阳能量后 ,能够转化为多少电能与其它因素之间的关系 。太阳能电池的输出特性是一个很复杂的 性质 ,它和电池本身 、光照强度 、外接电路性质等等因素有关 。太阳能电池的输出特性有电压输出 、电流输出 、 功率输出 ,我们研究的是功率输出和电压 、电流 、外接电阻之间的关系以及最大输出功率和光照强度之间的关 系[3 ] 。实验装置于图 1 :
图 1 太阳能电流实验装置图
当光照强度一定时 ,也就是当 d 一定时 ,改变变阻箱的阻值 ,用数字万用表测量其两端的电压 ,这样就可以 得到输出功率与电阻 、输出电流 、输出电压之间的关系[1] 。改变光照强度 ,也就是调节太阳能电池与光源的距 离 d 值 ,测量几组不同的电压值 ,可以得到在不同的光照下的最大输出功率 ,以及最大输出功率和光照强度的 关系 。
太阳能电池的输出特性有电压输出电流输出功率输出我们研究的是功率输出和电压电流外接电阻之间的关系以及最大输出功率和光照强度之间的关太阳能电流实验装置图当光照强度一定时也就是当d一定时改变变阻箱的阻值用数字万用表测量其两端的电压这样就可以得到输出功率与电阻输出电流输出电压之间的关系
第1期
太阳能电池输出特性的研究
利用表 1 的数据计算得到输出功率和电阻关系如图 2 所示 ,从图 2 中可以看到 ,开始阶段输出功率随电阻
增大而增大 ,增大到一定值时 ,输出功率随电阻增大反而减少 ,当 R = 4100Ω 时 ,输出功率最大 , P = 0. 295mW 。
图 2 输出功率与电阻的关系曲线
根据表 1 数据计算得到输出功率 P 与输出电流 I 的关系如图 3 所示 :
太阳电池的工作原理和基本特性_图文.
第一章太阳电池的工作原理和基本特性1.1 半导体物理基础1.1.1 半导体的性质世界上的物体如果以导电的性能来区分，有的容易导电，有的不容易导电。
容易导电的称为导体，如金、银、铜、铝、铅、锡等各种金属；不容易导电的物体称为绝缘体，常见的有玻璃、橡胶、塑料、石英等等；导电性能介于这两者之间的物体称为半导体，主要有锗、硅、砷化镓、硫化镉等等。
众所周知，原子是由原子核及其周围的电子构成的，一些电子脱离原子核的束缚，能够自由运动时，称为自由电子。
金属之所以容易导电，是因为在金属体内有大量能够自由运动的电子，在电场的作用下，这些电子有规则地沿着电场的相反方向流动，形成了电流。
自由电子的数量越多，或者它们在电场的作用下有规则流动的平均速度越高，电流就越大。
电子流动运载的是电量，我们把这种运载电量的粒子，称为载流子。
在常温下，绝缘体内仅有极少量的自由电子，因此对外不呈现导电性。
半导体内有少量的自由电子，在一些特定条件下才能导电。
半导体可以是元素，如硅（Si）和锗（Ge），也可以是化合物，如硫化镉（OCLS）和砷化镓（GaAs），还可以是合金，如GaxAL1-xAs，其中x为0-1之间的任意数。
许多有机化合物，如蒽也是半导体。
半导体的电阻率较大（约10-5ρ107m），而金属的电阻率则很小（约10-810-6m），绝缘体的电阻率则很大（约ρ108m）。
半导体的电阻率对温度的反应灵敏，例如锗的温度从200C升高到300C，电阻率就要降低一半左右。
金属的电阻率随温度的变化则较小，例如铜的温度每升高1000C，ρ增加40%左右。
电阻率受杂质的影响显著。
金属中含有少量杂质时，看不出电阻率有多大的变化，但在半导体里掺入微量的杂质时，却可以引起电阻率很大的变化，例如在纯硅中掺入百万分之一的硼，硅的电阻率就从2.14103m减小到0.004m左右。
金属的电阻率不受光照影响，但是半导体的电阻率在适当的光线照射下可以发生显著的变化。
太阳能电池(可控二极管)两端并联电阻和电容的作用
太阳能电池(可控二极管)两端并联电阻和电容的作用太阳能电池（可控二极管）两端并联电阻和电容的作用引言太阳能电池是一种将太阳光能转化为电能的装置，可控二极管则是一种具有控制电流流动方向的特殊二极管。
虽然两者有不同的工作原理，但在一些特定的应用场景中，它们可以通过并联电阻和电容相互作用，发挥重要的功能和效果。
本文将探讨太阳能电池两端并联电阻和电容的作用。
电阻的作用提高效能在太阳能电池输出电压波动较大的情况下，可通过并联电阻来平稳输出电压。
并联电阻与太阳能电池串联，形成电压稳定器的作用，通过调节电阻值来稳定输出电压。
减少功率损耗并联电阻可以分担太阳能电池的负载，减少电流通过太阳能电池的损耗。
在负载电阻变化较大的情况下，通过调节并联电阻的阻值，确保电流流过太阳能电池的程度适宜，最大限度地减少功率的损耗。
电容的作用平滑输出电流在太阳能电池输出电流波动较大的情况下，可通过并联电容来平滑输出电流。
由于电具有储存电荷和释放电荷的能力，可以在电流过高或过低时，向负载提供额外的电荷或吸收过剩电荷，从而平滑输出电流。
改善响应时间太阳能电池常常会遇到光照不连续的情况，如云遮挡。
并联电容可以用作电池输出电流的缓冲器，它能吸收电池输出电流的突然变化，并在需求时迅速释放储存的电荷，以改善系统的响应时间。
总结太阳能电池（可控二极管）两端并联电阻和电容可以发挥重要的作用。
电阻通过平稳输出电压、减少功率损耗的方式提高系统效能；电容则通过平滑输出电流、改善响应时间的方式提升系统性能。
在实际应用中，根据不同的需求和环境，合理选择并联电阻和电容的参数，将有助于充分利用太阳能电池的电能转化效率，提高系统的可靠性和稳定性。
以上是关于太阳能电池两端并联电阻和电容的作用的文档，希望对您有所帮助！。
太阳能电池串联并联电阻的精讲
太阳能电池串联并联电阻的精讲图中RS即为串联电阻：包括电池的体电阻、表⾯电阻、电极电阻、电极与硅表接触电阻等Rsh为旁漏电阻即为并联电阻，为硅⽚边缘不清洁及内部缺陷引起RS很⼩，Rsh很⼤理想情况下可以忽略，Ish很⼩串并联电阻对填充因⼦（FF）影响很⼤，串联电阻Rs越⾼，填充电流下降越多，填充因⼦减少的越多，并联电阻减少的越多效果相同。
对于旁漏电阻的⾮常好的解释：【1】并联电阻是为了解释分流现象⽽引⼊的⼀个概念，实际上是不存在这样⼀个电阻的。
举个简单的例⼦，⼀10A的恒流源接⼀10欧的电阻，那上⾯有10A的电流，如果再给它并联⼀个10欧的电阻，那它上⾯的电流只有5A了，还有5A分给了另外⼀个，这就是并联电阻引起的分流效应。
⼀定的光强下光⽣电流是⼀定的，如果电池⽚边缘刻蚀没刻断或者体内有区域性⾼导杂质，都会引起分流，导致穿过P-N结势垒的电流减少，相当于和结区并联了⼀个电阻，并联电阻越⼩分流效应越明显，所以我们希望它越⼤越好.【2】并联电阻是⼀个⽤于描述电池特性的基本的概念。
如楼上所述，并联电阻不是⼀个实体电阻。
但是，并联电阻⼜与实体电阻有关。
理论上，对于单p-n太阳电池，可以建⽴电路模型，常规的教材中均有这样的模型，可以给出⼀个串联电阻、并联电阻等等综合在⼀起的公式描述电流随电压的变化。
但是对于实际的电池和组件，影响的因素⾮常多，譬如：1、硅⽚边缘的短路通道（脏污可以引起）；2、薄膜电池中由于薄膜沉积质量差，存在针孔引起的短路通道；3、薄膜组件中串联集成时引起的短路通道。
4、.........因此，实际的测量系统中，是将光I－V特性曲线的接近V＝0的部分，或进⾏数学拟合后，或直接计算（dI/dV）的倒数，实际上就是光I-V曲线的接近V＝0的位置的微分的倒数。
这样的处理，对于FF较差的电池和组件，能够定性/半定量地将串联电阻⽤于⼯艺优化和分析。
⽽对于FF较好的电池和组件，由于测试设备所测电信号的起伏、以及所⽤数学拟合⽅法的局限，同⼀⽚样品，多次测量的重复性都很差的。
太阳能电池原理及效率的影响因素
二、开路电压的影响因素
测试温度对开路电压的影响
随着温度的升高，开路电压会下降。
为了保证测试数据的稳定性及可比 性，我们的测试温度有一定要求，我们 控制在20度到26度。
二、开路电压的影响因素
原材料对开路电压的影响 硅片厚度的影响
当硅片厚度在200um以上时，开路电 压和硅片厚度是独立关系。
三、提高短路电流
降低暗电流 隧道电流
他相当于载流子不必越过势垒高度，可 以直接穿过禁带进入另一区域形成的电流。 这种电流称为隧道电流。
三、提高短路电流
降低暗电流 复合电流
实际上在势垒中，存在着电子和空穴的 复合，产生复合电流。
工艺端能通过适当工艺手法减少复合电 流的大小。
三、提高短路电流
降低暗电流
三、提高短路电流
降低暗电流 少子寿命专题——表面复合及晶粒间界的影响
半导体表面由于存在着各种表面状态， 所以会造成光生载流子的复合损失。这些表 面态可能是由“悬挂键”化学残留物，金属 沉积和自然氧引起的。
三、提高短路电流
降低暗电流 少子寿命专题——表面复合及晶粒间界的影响
由于光照表面的复合速度大，因此顶区少子 寿命短，为了减少载流子的复合，一般采用浅结 工艺。
主要内容
一、绪论 二、开路电压的影响因素 三、提高短路电流
提高吸光、多激发电子空穴对、降低暗电流
四、填充因子的影响因素 五、总结
三、提高短路电流
提高吸光 增大光强
增大光强直接增大了注入的太阳光光子 流的数量。直接的提高了可激发电子空穴对 数目，很好的提高了短路电流。
三、提高短路电流
提高吸光
增大吸光
三、提高短路电流
工业化生产硅太阳电池电阻率对电学性能的影响分析
工业化生产硅太阳电池电阻率对电学性能的影响分析龙维绪摘要:分析工业化生产硅太阳电池,不同硅材料的电阻率影响其短路电流、开路电压和填充因子等光电特性因素。
在材料电阻率较高时，能得到较高的短路电流，但开路电压、填充因子偏低，总的转换效率偏小。
针对高电阻率的材料，生产线的工艺参数有必要作出相应调整。
关键词:硅太阳电池电阻率电性能变化工艺调整1、引言在太阳电池的工业化生产中，由于原材料料的变化，常会引起太阳电池转换效率的大幅度波动，表现为：测试太阳电池的I-V特性时，其短路电流(Isc)、开路电压(Voc)和填充因子(FF)中有一个或两个,甚至三个因素均有下降所致。
目前在生产线上，在材料电阻率发生变化时，特别是遇到高电阻率材料时，工艺参数没有做出相应的调整。
本文结合SE线上硅太阳电池的电性能参数，在工业化生产中遇到的一些问题，通过总结分析,指出高电阻率硅太阳电池的电性能变化规律，并在此基础上讨论了高电阻率电池的转换效率的工艺调整方案。
2、不同电阻率硅太阳电池的电学性能统计8月份SE生产线上生产不同电阻率的硅太阳电池的电性能参数，电阻率为0.5～1Ω-cm、1～3Ω-cm、 3～6Ω-cm、6～10Ω-cm，生产厂家同为上海卡姆丹克批次，工序参数基本相同，没有经历大的调整，都采用相同工序。
其电性能参数平均值如表1：（电性能参数见附件）表1 不同电阻率的电性能参数平均值电阻率(Ω-cm) Uoc(V) Isc(A) Rs(Ω)Rsh(Ω)FF(%) Ncell(%)0.5-1 0.633 5.295 0.006 98.952 77.996 17.6001-3 0.631 5.325 0.0062 154.346 78.017 17.630 3-6 0.623 5.405 0.0063 317.933 77.184 17.500 6-10 0.619 5.399 0.007 335.537 76.593 17.2202.1电阻率对短路电流的影响硅的电阻率与掺杂浓度有关。
太阳能电池基本参数的影响因素分析(精)
一个理想的光伏电池，因串联的Rs 很小、并联电阻的Rsh很大，所以进行理 想电路计算时，他们都可忽略不计。所以 根据式(1)，就会得到左图。
但在实际过程中，就要将串联电阻和 并联电阻考虑进去，Isc的方程如下：
I SC
IL
ID
IP
IL
IS
q(V IRS ) e kT
1
正比，与环境温度成反比，与电池面积的大小无关。 温度每上升1 ℃，UOC值约下降2~3mV。该值一般用 高内阻的直流毫伏计测量。
同时也与暗电流有关。而对太阳能电池而言，暗 电流不仅仅包括反向饱和电流，还包括薄层漏电流和体 漏电流。
漏电流：太阳能电池片可以分3层，即薄层（即N 区），耗尽层（即PN结），体区（即P区），对电 池片而言，始终是有一些有害的杂质和缺陷的，有 些是材料本身就有的，也有的是工艺中形成的，这 些有害的杂质和缺陷可以起到复合中心的作用，可 以虏获空穴和电子，使它们复合，复合的过程始终 伴随着载流子的定向移动，必然会有微小的电流产 生，这些电流对测试所得的暗电流的值是有贡献的， 由薄层贡献的部分称之为薄层漏电流，由体区贡献 的部分称之为体漏电流。
同时，在n层和金属Ag之间加入ZnO，会阻止 Ag向n层扩散，阻止Ag的漏电，增加电池的 并联电阻，从而增加电池效率。
Ag
根据实际分析，发现ZnO、Ag和Ti是并联在 一起的，所以他们的电阻由最小的电阻决定， 而Ag的电阻最小，降低方块电阻的关键就是 降低Ag的电阻。根据上述分析，降低电阻， 就要增加膜厚。可是增加膜厚就会增加成本， 并且当膜厚增大到一定值后，它的电阻就不 会降低的很多，这一点由Ag材料本身的性能 决定。
ser
线宽：划线宽度越宽，死区增大，导致电池 的有效面积越小，使得Ioc减少；划线宽度越 窄，电阻增大，同时线条的完整性就受到影 响，对设备的要求也极高。
浅谈太阳电池电性能参数及影响因素
浅谈太阳电池电性能参数及影响因素作者：代术华来源：《科学与财富》2017年第16期摘要：太阳电池输出特性是衡量太阳电池的一个重要参数。
在不同负载和光强条件下，通过对特定型号的多晶硅太阳电池输出实验研究，数据分析表明，硅太阳电池的伏安特性呈非线性；Voc、Isc等随日照强度变化而变化。
关键字：太阳电池、电性能参数、Rs、Rsh一、引言在20世纪的能源结构中，人类主要利用的是一次能源。
经过长时间的消费，已消耗了相当大的比例，且随着人口的增长对能源的消费将不断增加。
太阳能作为可再生能源已成为当今主流，但目前晶体硅太阳电池所面临的低效率已被全世界能源机构研究讨论。
而影响太阳电池效率的因素除材料结构、性质外串联电阻、并联电阻、填充因子和环境因素都是影响太阳电池的转换效率的主要因素。
二、电性能参数介绍1. Rs、Rsh、Pmpp、FF各电性能参数之间的关系（1）在所有参数中，只有电压和电流是测量值，其他参数均是计算值。
（2）Pmpp为在I-V曲线上找一点，使改点的电压乘以电流所得最大，该点对应的电压就是最大功率点电压Umpp，该点对应得电流就是最大功率点电流Impp（3）Rs为在光强为1000W/M2和500W/M2下所得最大功率点的电压差与电流差的比值，只是一个计算值，所以有时候会出现负值的情况（4）Rsh为暗电流曲线下接近电流为0时曲线的斜率（5）Rs和Rsh决定FF（6）Rsh和Irev1、Irev2有对应的关系2. Rs、Rsh组成及影响因素（1）Rs组成测试中的串联电阻Rs主要由以下几个方面组成：①材料体电阻（可以认为电阻率为ρ的均匀掺杂半导体）属于固定电阻，也就是基本电阻；②正面电极金属栅线体电阻属于固定电阻，也就是基本电阻；③正面扩散层电阻属于固定电阻，也就是基本电阻；④背面电极金属层电阻属于固定电阻，也就是基本电阻；⑤正背面金属半导体接触电阻是变量电阻烧结效果的好坏直接影响Rs的最终值；⑥外部因素影响，如探针和片子的接触属于外部测试因素，也会导致Rs变化烧结的关键就是欧姆接触电阻，也就是金属浆料与半导体材料接触处的电阻。
太阳电池内部电阻对其输出特性的影响(精)
太阳能电池内部电阻对其输出特性影响的仿真引言太阳能电池是利用光伏效应直接将光能转换为电能的器件。
其理想等效电路模型是一个电流源和一个理想二极管的并联电路，其输出特性可以用J-V曲线图表示。
如图1（略）。
在实际器件中，由于表面效应、势垒区载流子的产生及复合、电阻效应等因素的影响，其电流电压特性与理想特性有很大差异，这是因为理想模型不能正确反映实际器件的特点。
实际模型采用串联电阻及并联电阻来等效模拟实际器件中的各种非理想效应的影响。
本文针对太阳电池的等效电路模型，利用Matlab软件建立了仿真模块，模拟了太阳电池各输出参数受其内部电阻影响的程度。
太阳能电池等效电路分析实际太阳电池等效电路如图2所示，由一个电流密度为JL的理想电流源、一个理想二极管D和并联电阻Rsh，串联电阻Rs组合而成。
Rsh为考虑载流子产生与复合以及沿电池边缘的表面漏电流而设计的一个等效并联电阻，Rs为扩散顶区的表面电阻、电池体电阻及上下电极之间的欧姆电阻等复合得到的等效串联电阻。
太阳电池两端的电压为V，流过太阳电池单位面积的电流为J。
由图2可以得出其电流电压关系（公式略）：式中，Js——二极管反向饱和电流密度。
当太阳电池两端开路时，即负载阻抗为无穷大时，通过太阳电池的净电流J为零，此时的电压为太阳电池的开路电压VOC。
在(1)式中令J=0，则有（公式略）(2)式表明，开路电压不受串联电阻Rs，的影响，但与并联电阻Rsh有关。
可以看出，Rsh减小时，开路电压VOC会随之减小。
太阳电池两端短路即负载阻抗为零时，电压V为零，此时的电流为短路电流密度Jsc。
在(1)式中令V=0，并且考虑到一般情况下R<<Rsh，(1)式可化为（公式略）由上式可以看出，短路电流基本与Rsh无关，但受Rs，的影响，随着Rs的增大，Js会减小。
太阳电池输出特性仿真以上定性分析了太阳电池等效电路中串联电阻和并联电阻对其伏安特性的影响，并讨论了短路电流和开路电压与电池内部的并联电阻及串联电阻之间的关系。
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太阳能电池内部电阻对其输出特性影响的仿真
引言
太阳能电池是利用光伏效应直接将光能转换为电能的器件。
其理想等效电路模型是一个电流源和一个理想二极管的并联电路，其输出特性可以用J-V曲线图表示。
如图1（略）。
在实际器件中，由于表面效应、势垒区载流子的产生及复合、电阻效应等因素的影响，其电流电压特性与理想特性有很大差异，这是因为理想模型不能正确反映实际器件的特点。
实际模型采用串联电阻及并联电阻来等效模拟实际器件中的各种非理想效应的影响。
本文针对太阳电池的等效电路模型，利用Matlab软件建立了仿真模块，模拟了太阳电池各输出参数受其内部电阻影响的程度。
太阳能电池等效电路分析
实际太阳电池等效电路如图2所示，由一个电流密度为JL的理想电流源、一个理想二极管D和并联电阻Rsh，串联电阻Rs组合而成。
Rsh为考虑载流子产生与复合以及沿电池边缘的表面漏电流而设计的一个等效并联电阻，Rs为扩散顶区的表面电阻、电池体电阻及上下电极之间的欧姆电阻等复合得到的等效串联电阻。
太阳电池两端的电压为V，流过太阳电池单位面积的电流为J。
由图2可以得出其电流电压关系（公式略）：
式中，Js——二极管反向饱和电流密度。
当太阳电池两端开路时，即负载阻抗为无穷大时，通过太阳电池的净电流J为零，此时的电压为太阳电池的开路电压VOC。
在(1)式中令J=0，则有（公式略）
(2)式表明，开路电压不受串联电阻Rs，的影响，但与并联电阻Rsh有关。
可以看出，Rsh减小时，开路电压VOC会随之减小。
太阳电池两端短路即负载阻抗为零时，电压V为零，此时的电流为短路电流密度Jsc。
在(1)式中令V=0，并且考虑到一般情况下R<<Rsh，(1)式可化为（公式略）
由上式可以看出，短路电流基本与Rsh无关，但受Rs，的影响，随着Rs的增大，Js会减小。
太阳电池输出特性仿真
以上定性分析了太阳电池等效电路中串联电阻和并联电阻对其伏安特性的影响，并讨论了短路电流和开路电压与电池内部的并联电阻及串联电阻之间的关系。
但要对其做定量讨论，就要求解(1)～(3)式的方程，这3个方程都是超越方程，无法得到其解析表达式。
在此，我们通过Matlab中的Simu-link系统仿真模块库建立仿真程序，借助于Matlab强大的数值运算功能，采用迭代法对方程进行数值求解。
图3是根据(1)式建立的太阳电池伏安特性仿真模型。
图4为根据(2)式建立的开路电压随并联电阻Rsh变化的模型，图5为根据(3)式建立的短路电流随串联电阻变化的模型。
在模型中，P-N结反向饱和电流密度Js取值10-12A/
cm2、温度T=300K、光生电流密度JL=0.03A/cm2。
仿真步长有Simulink自动设定，仿真结果可以通过虚拟示波器模块显示出来，在仿真过程中，将数据输出到Matlab的工作空间中以方便调用。
在图3（略）的系统中，分别设置电池面积为1cm2的太阳电池上并联电阻Rsh为无穷大和107Ω，串联电阻Ｒｓ为０和２Ω，共４种组合。
仿真结果得到图６所示的伏安特性曲线。
图中的电流密度采用对数坐标。
可以看出，在理想条件下Ｒｓ＝０Ｒｓｈ＝，电流与电压呈指数关系。
值得注意的是，当并联电阻为有限值时，伏安特性在电压较小时偏离理想的指数关系。
这是由于在实际器件中，当正向偏压小于Ｐ－Ｎ结的正向导通电压时，图２（略）中的等效二极管Ｄ处于断开状态，电路的Ｊ－Ｖ关系主要由并联电阻Ｒｓｈ决定，所以电流电压偏离指数关系，而呈近线性关系；当串联电阻为有限值时，伏安特性在较高正向偏压时偏离指数关系。
这是因为在实际器件中当正向电压较高时，Ｐ－Ｎ结两端的压降早已饱和，不再增加，而不为零的串联电阻分担了比较高的电压，所以伏安特性偏离指数关系，呈现出由Ｒｓ决定的线性关系。
图４（略）的系统模拟了Ｒｓｈ对太阳电池开路电压的影响，仿真结果如图７所示。
可以看出在Ｒｓｈ减小的过程中，开路电压Ｖｏｃ随之减小，填充因子也随之降低。
图５的系统仿真结果如图８所示，短路电流和填充因子都随Ｒｓ的增大而减小。
从图７和图８可以看出，当Ｒｓ／Ｒｓｈ＞１％时，电池的输出特性会发生比较明显的变化。
表１（略）和表２（略）分别给出了太阳电池在不同串联电阻和并联电阻下的各输出量的情况。
３个主要输出量：开路电压Ｖｏｃ、短路电流密度Ｊｓｃ填充因子ＦＦ。
我们对一个市售的１×０．５ｃｍ２硅太阳电池的伏安特性进行了实际测试，将测试结果与一定参数下Ｒｓ＝１．５Ｒｓｈ＝１８０Ω，电池面积为１ｃｍ２的仿真结果进行比较，结果如图９所示。
可以看出仿真结果与实验测量数据是一致的。
结论
本文通过对太阳电池在外加偏压下的特性进行分析，利用实际太阳电池的等效电路模型，建立基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的仿真系统，模拟了太阳电池在其内部串联电阻和并联电阻影响下表现出的偏离指数关系的伏安特性，并定量分析了太阳电池的开路电压、短路电流和填充因子受内部电阻的影响关系。
由仿真所得的图形及数据表明：串联电阻影响太阳电池的正向伏安特性，使得正向偏压较低时电流大于理想值，正向偏压增大时伏安特性偏离指数关系；并联电阻产生的漏电流影响反向特性和正向小偏压特性，使正向偏压较低时电流大于理想值，使反向电流不能饱和，在反向偏压较大时电流电压偏离指数关系。
另一方面，并联电阻Ｒｓｈ影响太阳电池开路电压，Ｒｓｈ减小会使开路电压降低，但对短路电流基本没有影响；串联电阻Ｒｓ影响短路电流，Ｒｓ增大会使短路电流降低，而对开路电压没有影响；Ｒｓｈ的减小和Ｒｓｈ的增大都会使太阳电池的填充因子和光电转换效率降低。
与实测数据的比较表明，理论分析和数值模拟的结果都与实际相符。