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。
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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。
7-寄生电阻对电池性能的影响知识讲解
7-寄生电阻对电池性能的影响寄生电阻对太阳电池发电能力的影响曹晓宁1闻震利2兰云鹏1吴达1( 1. 中广核太阳能开发有限公司 100048; 2. 镇江大全太阳能有限公司 212211)大阳能光伏发电是利用太阳电池将光能直接转换成电能的一种技术，是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，发展前景广阔。
太阳电池是这种技术的关键元件，太阳电池最初被用于太空卫星和航天器，随着能源危机的出现，太阳电池地面开发利用技术发展迅速，经过近半个世纪的努力，光伏产业异军突起，成为能源工业的一支生力军。
太阳电池是光伏发电的核心元件，其效率和性能直接决定了光伏电站的发电效率，如何进一步提高太阳电池的转换效率，降低成本一直都是光伏产业界最关心的问题，而随着光伏电站的安装容量逐渐增加，针对太阳电池组件的特性进行设计优化，提高光伏电站的效率，也越来越受到重视。
1.太阳电池的原理太阳电池是利用光生伏特效应把太阳能直接转换成电能的半导体器件，其本质上就是一个大面积的PN结，当太阳光照射到电池表面是，被吸收的光子会在P区和N区产生电子－空穴对，当电子空穴对扩散至PN结的空间电荷区，在PN结的内建电场作用下而分离，电子移向低电位N区，空穴移向P 区，由于电子和空穴的积累，P区和N区间就产生了光生电动势，这时如果接通电路，就会形成电流，实现太阳能到电能的转换，其结构如图1-1所示。
图1-1 太阳电池结构示意图2.太阳电池的等效电路当光照条件下的太阳电池接入负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，这时太阳电池的工作状况可以用图1-2所示的等效电路来描述。
图中把太阳电池看成能稳定地产生光电流I L的电流源（只要光源稳定），与之并联的有一个处于正偏压下的二极管及一个并联电阻R sh。
显然，二极管的正向电流I D=I0(e qV/nkT-1)和旁路电流I sh都要靠I L提供，剩余的光电流经过一个串联电阻Rs流出太阳电池进入负载R L。
太阳能电池方阻
太阳能电池方阻
太阳能电池的发电原理是利用光电效应，当太阳光照射到太阳能电池表面时，能量会激发电池中的电子跃迁，从而产生电流。
而太阳能电池的方阻主要分为两部分：内部电阻和外部电阻。
1. 内部电阻：太阳能电池内部电阻是由电池内部材料和结构造成的阻力，它会影响光电效应的电流输出。
通常来说，内部电阻较小的太阳能电池会有更高的效率，因为较低的内部电阻可以减少能量的损耗。
2. 外部电阻：太阳能电池的输出电流会受到外部负载电阻的影响，也就是外部电阻。
在连接外部负载时，外部电阻会影响太阳能电池的工作点，从而影响输出电流。
对于太阳能电池来说，最佳工作点是在最大功率点附近，外部电阻过大或过小都会导致功率损失。
因此，太阳能电池的方阻是指太阳能电池系统中的内部电阻和外部电阻两部分的总和。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的电池和外部负载电阻，以最大化太阳能电池的输出功率。
影响光电池、模块输出特点的因素
影响光电池、模块输出特点的因素1. 光照强度光照强度是影响光电池和模块输出特点的最重要因素之一。
光照强度越高，光电池中的光电转换效率就会越高。
当光照强度增加时，光电池的输出电流和电压都会增大，从而提高光电池的输出功率。
但是光照强度过高也会导致光电池温度升高，降低光电转换效率。
2. 温度温度是另一个重要的影响因素。
光电池的输出功率随着温度的升高而降低。
高温会导致光电池内部电子和空穴的复合速率增加，电子和空穴重新组合形成的光电流减少。
此外，高温还会增加光电池的内阻，降低电池的输出电压。
因此，保持适宜的工作温度对于提高光电池和模块的输出特点至关重要。
3. 环境湿度湿度也会影响光电池和模块的输出特点。
高湿度会导致光电池表面的污染和氧化加速，降低光电转换效率。
湿度还会增加光电池和模块的绝缘电阻的降低，影响电路稳定性。
因此，在设计和安装光电池系统时需要考虑环境湿度的影响。
4. 遮挡情况光电池和模块的输出特点还受到遮挡情况的影响。
当光电池被遮挡时，光照强度下降，光电池的输出功率也会相应降低。
因此，在安装光电池和模块时，需要避免阴影或遮挡物对光照的影响，以确保输出特点的稳定性。
5. 组件质量光电池和模块的质量对其输出特点也有重要影响。
高质量的光电池和模块通常具有更高的光电转换效率和更好的耐久性，能够在不同的环境条件下保持较稳定的输出特点。
因此，在选择光电池和模块时，应该考虑其质量和性能，以满足实际需求。
综上所述，光照强度、温度、环境湿度、遮挡情况和组件质量是影响光电池和模块输出特点的重要因素。
只有充分理解和控制这些因素，才能最大限度地发挥光电池和模块的性能，实现高效的能源转换。
日照强度和内部电阻对太阳能电池光伏性能的影响
日照强度和内部电阻对太阳能电池光伏性能的影响钟志有;汪浩;顾锦华【摘要】Based on the analysis of the direct-current equivalent circuit of solar cells,the simulation model of solar cells is established by means ofthe mathematical function formula of current-voltage under Matlab environment.The effects of solar illumination intensity and internal resistance on the current-voltage characteristics and photovoltaic performance such as short-circuit current,open-circuit voltage,fillfactor,output power and energy conversion efficiency were studied.The results demonstrate that the current-voltage characteristics and photovoltaic performance of solar cells are subjected to the illumination intensity and internal series resistance.For the output power curves of solar cells,each curve is nonlinear and possesses a maximum power point and an optimal load resistance.%在分析太阳能电池等效直流电路的基础上,利用电流-电压特性的函数关系式,建立了太阳能电池的仿真模型,研究了日照强度和内部电阻对电池伏安特性和光伏性能（如短路电流、开路电压、填充因子、输出功率和光电转换效率）的影响.研究结果表明：日照强度和内部串联电阻不仅明显影响了太阳能电池的伏安特性、短路电流和开路电压,而且也明显影响了太阳能电池的输出功率、填充因子和光电转换效率,同时太阳能电池的输出特性具有明显的非线性特征,并且存在一个最大的输出功率点和一个最佳的负载电阻值.【期刊名称】《中南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(031)001【总页数】6页(P61-65,79)【关键词】太阳能电池;光照强度;内部电阻;光伏性能【作者】钟志有;汪浩;顾锦华【作者单位】中南民族大学电子信息工程学院,武汉430074;中南民族大学电子信息工程学院,武汉430074;中南民族大学计算与实验中心,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM914随着人类对能源的需求不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出.传统的能源，尤其是煤炭、石油、天然气三大化石燃料的储量有限，如果不合理的开发使用，那么它们在不久的将来就会濒临枯竭，这除了导致能源危机之外，还会造成全球的环境问题[1-4].大量使用化石能源己经开始造成全球变暖，燃煤通过煤渣和烟尘排放出大量具有化学毒性的重金属和放射性物质.随着化石能源的减少，其价格将大大提高，从而严重制约生产的发展和人民生活水平的改善.太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×1023 kW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.9×1027 kg，是目前世界主要能源探明储量的1万倍[3,5].相对于传统能源的有限性，太阳能储量巨大，取之不尽，用之不竭.太阳能对于地球上绝大多数地区不存在地域差别，可以就地取用，这就为传统能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景.由于太阳距地球约1.5×108 km，其有害放射不会对地球产生影响，因此太阳能也具有洁净、环保等特点.随着能源危机的突显和环保意识的普及，太阳能的开发与利用引起了人类的极大重视，而利用光伏效应的太阳能电池则被认为是最有效的一种方法[3,5].太阳能电池是太阳能光伏发电系统中的核心部分,它是一种具有多层薄膜结构的光电转换器件，其典型结构为透明阳极/光敏层/金属阴极[6-10].太阳能电池经过“光吸收、激子产生、激子扩散与拆分、电荷分离与传输、电荷在电极处收集”等物理过程，实现从光能到电能的转换. 可见，从宏观角度分析太阳能电池的伏安特性是掌握器件光电性能的基础, 电池的输出特性能够反映器件内部微观结构的机理.本文在分析太阳能电池直流等效电路的基础上，利用Matlab建立了太阳能电池的仿真模型，定量研究了日照强度和内部电阻对太阳能电池的伏安特性、短路电流、开路电压、填充因子、输出功率和光电转换效率的影响.1 太阳能电池的等效电路与性能参数1.1 太阳能电池的直流等效电路太阳能电池的原理是基于半导体材料的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换为电能.图1为太阳能电池的直流等效电路模型[11,12]，它由理想电流源G、理想二极管D以及串联电阻Rs和并联电阻Rp组合而成，其中，Rs为表面电阻、电池体电阻及上下电极之间的接触电阻等复合得到的等效串联电阻，而Rp为考虑部分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等效并联电阻.图中，IL为电池受到光照时所产生的光生电流，Id为通过二极管D的电流，Ip为通过并联电阻Rp的电流.按照图1所示规定的电流、电压参考方向，可得电池输出电流I和输出电压V之间的关系为[13,14]：(1)(1)式中，Vth=kT/e，k为玻耳兹曼常数(1.38×10-23 J/K)，e为电子电荷(1.60×10-19 C)，T为太阳能电池的绝对温度，I0为二极管反向饱和电流，n为二极管理想因子.对于理想的太阳能电池，其Rp值很大，可近似为无穷大，因此在一般性分析中，(V+IRs)/Rp这一项可以忽略不计，方程(1)简化为：(2)方程(2)即为太阳能电池单指数模型的数学表达形式.图1 太阳能电池的直流等效电路图Fig.1 The direct-current equivalent circuit of solar cells1.2 太阳能电池的性能参数在特定的太阳光照强度和温度下，太阳能电池的I-V特性如图2所示，其中Isc为短路电流，Voc开路电压，Im为最大功率点电流，Vm为最大功率点电压，Im和Vm的乘积(Pm=ImVm)为电池的最大输出功率.在Vm左侧为近似恒流源段，右侧为近似恒压源段.可以看出，太阳能电池是一个复杂的非线性系统，其特性受自身工艺参数、太阳能电池温度以及外界光照强度等因素的影响.图2 太阳能电池的典型I-V曲线Fig.2 Typical I-V curve of solar cells除了参数Isc，Voc和Pm之外，填充因子(FF)和光电转换效率(η)是表征太阳能电池性能的两个重要指标.其中，填充因子FF表示太阳能电池最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值[15,16]，即：FF==，(3)填充因子FF是评价太阳能电池输出性能好坏的一个重要参数，它反映了太阳能电池质量的优劣.填充因子越大，表明太阳能电池的伏安输出特性越趋近于矩形，太阳能电池的光电转换效率就越高，其输出功率也越大.太阳能电池的光电转换效率η定义为最大输出功率Pm与太阳光输入功率Pin的比值[17,18]，即：η==FF·.(4)2 太阳能电池的仿真模型由于公式(1)所给出的太阳能电池输出I-V关系是一个隐式超越方程，电流强度I无法通过初等函数用其它物理量显性表达出来，为了研究日照强度和内部电阻对太阳能电池光伏性能的影响，本文根据太阳能电池的直流等效电路模型，利用Matlab 建立其仿真模型，如图3所示.当光照强度恒定时，光生电流IL不随电池的工作状态而改变,可以用一个电流源来表示.图3中电压表1测量外加负载R上的输出电压V，而电压表2的测量值则表示V +IRs.示波器1，2，3分别用于显示太阳能电池的输出电流、输出电压和输出功率.图3 太阳能电池的仿真模型Fig.3 Simulation model of solar cells3 结果与讨论3.1 日照强度对太阳能电池光伏性能的影响日照强度的大小是直接影响太阳能电池输出电能的一个重要因素.日照强度越强，则太阳能电池的输出功率就越大，反之则输出功率就越小.由于电池的光生电流IL随日照强度而成正比例变化[19]，因此，可以通过改变IL的数值来模拟不同日照强度下太阳能电池的伏安特性和输出功率曲线.仿真参数分别设置为I0=8×10-4 A，T =300 K，Rp=104 Ω，Rs=10-2Ω，对光生电流IL赋予不同的数值进行仿真，可得一组输出电流、输出电压和输出功率.图4为不同光生电流IL时太阳能电池的伏安特性曲线，当IL为6，10和15 A时，太阳能电池的短路电流Isc分别为6.01，10.08和14.96 A，对应的开路电压Voc分别为0.72，0.77和0.80 V，可见，IL对太阳能电池的Isc和Voc都具有明显的影响.结果表明：Isc和Voc随光生电流IL的增加而增大，特别是，Isc的变化与光生电流IL的变化几乎成正比例关系，说明了太阳能电池的短路电流与光照强度成正比.图4 光照强度对太阳能电池I-V特性的影响Fig.4 Effect of illumination intensity on I-V characteristics of solar cells图5 光照强度对太阳能电池输出功率的影响Fig.5 Effect of illumination intensity on output power of solar cells图5为不同光生电流IL时太阳能电池输出功率P随外加负载R而变化的曲线，从图中看出，对于一个特定的IL，输出功率P与负载R密切相关，随着R的增加而迅速增大，但是当R超过某一个数值时，P却随R的增加而减小，这说明太阳能电池的输出功率呈现非线性特性，并且每条曲线都存在一个最大功率点.由图6可知，当IL为6，10和15 A时，太阳能电池的最大输出功率Pm分别为2.67，4.56和6.59 W，对应的最佳负载R分别为0.097，0.063和0.045 Ω，太阳能电池的最大输出功率Pm随光生电流IL的增加而增大(见图6).利用公式(2)容易计算出太阳能电池的填充因子FF，它随光生电流IL的变化如图6所示，光照强度增加时，太阳能电池的填充因子略有减小，这说明太阳能电池的伏安输出曲线偏离理想的矩形形状，因此相应的光伏性能也变差.图6 光照强度对太阳能电池Pm和FF的影响Fig.6 Effect of illumination intensity on Pm and FF of solar cells3.2 内部电阻对太阳能电池光伏性能的影响由于太阳能电池电极和材料本身具有一定的电阻，当工作电流流过时必然会引起电池内部的串联损耗，因此在等效电路中引入了一个串联等效电阻Rs.理论上，串联电阻Rs越大时，线路的损失就越大，因此太阳能电池的输出功率将减小、光电转换效率将降低；反之，串联电阻Rs越小时，太阳能电池的输出功率将增加、光电转换效率将升高.利用所建立的仿真模型可以研究Rs对太阳能电池伏安特性和输出性能的影响，仿真参数分别设置为I0=8×10-4 A，IL=10 A，T =300 K，Rp=104 Ω，对内部串联电阻Rs赋予不同的数值进行仿真，可得一组输出电流、输出电压和输出功率.图7为不同Rs时太阳能电池的伏安特性曲线，由图可见，随着Rs的增加，曲线在横轴上的截距保持不变，而曲线在纵轴上的截距明显减小，这表明串联电阻Rs增加时将导致太阳能电池短路电流Isc的降低，但对电池的开路电压Voc几乎没有影响.当Rs为0.2，0.5和1.0 Ω时，电池的短路电流Isc分别为3.61，1.49和0.74 A，对应的开路电压Voc则保持为大约0.76 V.图8为不同电阻Rs时太阳能电池输出功率P随负载R而变化的曲线，可以看出，太阳能电池的输出功率特性具有非线性，当电阻Rs为0.2，0.5和1.0 Ω时，电池输出的最大功率Pm分别为0.70，0.28和0.13 W(见图9)，对应的最佳负载R分别为0.22，0.51和1.03 Ω.结果表明：太阳能的最大输出功率Pm与电阻Rs密切相关，Rs值越大则Pm就越小.另外，电阻Rs对太阳能电池输出功率的曲线形状也具有明显影响，Rs越小时，输出功率曲线中的平缓线段越长,弯度越大，而Rs 越大时，输出功率曲线中的平缓线段缩短，弯度减小.图9给出了太阳能电池填充因子FF随电阻Rs的变化关系，很明显，FF随Rs增加几乎成线性减小，说明了Rs增加时太阳能电池的伏安输出曲线将偏离矩形，导致电池的光伏性能下降.事实上，当日照强度不变时，即太阳光输入功率Pin为定值，由公式(4)可知，太阳能电池的光电转换效率η∝FF·Isc·Voc，当Rs增加时，Voc不变而Isc和FF均减小，可见太阳能电池的光电转换效率η将明显降低，因此，在太阳能电池的制备过程中，如何减小电池的内部串联等效电阻，对于改善太阳能电池的伏安特性和器件光伏性能具有非常重要的意义[18].图7 内部串联电阻对太阳能电池I-V特性的影响Fig.7 Effect of series resistance on I-V characteristics of solar cells图8 内部串联电阻对太阳能电池输出功率的影响Fig.8 Effect of series resistance on output power of solar cells图9 内部串联电阻对太阳能电池Pm和FF的影响Fig.9 Effect of series resistance on Pm and FF of solar cells4 结语通过分析太阳能电池的直流等效电路，利用Matlab建立了太阳能电池的仿真模型，研究了日照强度和电池内部电阻对电池的伏安特性、短路电流、开路电压、填充因子和输出功率等性能的影响.研究结果显示：日照强度和串联电阻对太阳能电池的伏安特性和光伏性能具有显著性影响.当日照强度增加时，电池的短路电流、开路电压和最大输出功率均增大，而填充因子却减小；当串联电阻增加时，电池的开路电压保持不变，而短路电流、最大输出功率、填充因子和光电转换效率均减小.另外研究结果还表明：太阳能电池的输出功率曲线具有明显的非线性特性，并且每条曲线有且仅有一个最大的输出功率点和一个最佳的负载电阻值.参考文献【相关文献】[1]Brabec C anic photovoltaics: technology and market [J].Sol Energy Mater Sol Cells,2004,83(2):273-292.[2]李文鹏. 世界高科技前沿[M]. 北京: 北京大学出版社, 1999.[3]赵争鸣, 刘建政, 孙晓瑛, 等. 太阳能光伏发电及其应用[M]. 北京: 科学出版社, 2005.[4]张维清, 程亮. 太阳能电池发展现状与展望[J]. 科技创新与生产力, 2011, 211: 26-28.[5]陈向力.. 薄膜太阳能电池市场前景广阔[J]. 中国科技财富, 2011(13): 24-25.[6]顾锦华, 钟志有, 何翔, 等. 等离子体处理影响有机光伏电池阳极表面性能的研究[J]. 中南民族大学学报: 自然科学版, 2011, 30(1): 70-74.[7]Tang C W. 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7-寄生电阻对电池性能的影响
寄生电阻对太阳电池发电能力的影响曹晓宁1闻震利2兰云鹏1吴达1( 1. 中广核太阳能开发有限公司100048; 2. 镇江大全太阳能有限公司212211)大阳能光伏发电是利用太阳电池将光能直接转换成电能的一种技术，是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，发展前景广阔。
太阳电池是这种技术的关键元件，太阳电池最初被用于太空卫星和航天器，随着能源危机的出现，太阳电池地面开发利用技术发展迅速，经过近半个世纪的努力，光伏产业异军突起，成为能源工业的一支生力军。
太阳电池是光伏发电的核心元件，其效率和性能直接决定了光伏电站的发电效率，如何进一步提高太阳电池的转换效率，降低成本一直都是光伏产业界最关心的问题，而随着光伏电站的安装容量逐渐增加，针对太阳电池组件的特性进行设计优化，提高光伏电站的效率，也越来越受到重视。
1.太阳电池的原理太阳电池是利用光生伏特效应把太阳能直接转换成电能的半导体器件，其本质上就是一个大面积的PN结，当太阳光照射到电池表面是，被吸收的光子会在P区和N区产生电子－空穴对，当电子空穴对扩散至PN结的空间电荷区，在PN结的内建电场作用下而分离，电子移向低电位N区，空穴移向P区，由于电子和空穴的积累，P区和N区间就产生了光生电动势，这时如果接通电路，就会形成电流，实现太阳能到电能的转换，其结构如图1-1所示。
图1-1 太阳电池结构示意图2.太阳电池的等效电路当光照条件下的太阳电池接入负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，这时太阳电池的工作状况可以用图1-2所示的等效电路来描述。
图中把太阳电池看成能稳定地产生光电流I L 的电流源（只要光源稳定），与之并联的有一个处于正偏压下的二极管及一个并联电阻R sh 。
显然，二极管的正向电流I D =I 0(e qV /nkT -1)和旁路电流I sh 都要靠I L 提供，剩余的光电流经过一个串联电阻Rs 流出太阳电池进入负载R L 。
图1-2 太阳电池等效电路图3.影响电池效率的参数当太阳电池两端的负载R L 从零变到无穷大时，即可画出如图所示的太阳电池的负载特性曲线。
太阳电池并联电阻对Ⅰ-Ⅴ曲线的影响
2 结 论
（1）忽略串联电阻，从太阳电池的I－V特性方程，可以直接推导出并联电阻对I－V特性曲线的影响。正常情况下，并联电阻只影响太阳电池的填充因子，对开路电压和短流电流则没有影响。并联电阻极低时，才会减小开路电压。并联电阻较小时，能显著地降低太阳电池的填充因子；较大时，就不明显。
【期刊名称】《云南师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(032)005
【总页数】4页(P19-22)
【关键词】太阳电池;并联电阻;数值分析;MATLAB
【作 者】魏晋云
【作者单位】云南师范大学太阳能研究所,云南昆明650092
【正文语种】中 文
【中图分类】TM914.4
太阳电池产生的电能中，有一部分由于内部漏电流而损失。所有的内部漏电流在理论上都可以归结到太阳电池的并联电阻。由于并联电阻对太阳电池的性能有较大的影响，总是希望并联电阻越大越好。对于小面积太阳电池，并联电阻常常是很大的，通常认为并联电阻的影响不太重要。但对于大面积晶体硅太阳电池，特别是多晶硅太阳电池，其并联电阻往往较低，因此，并联电阻的影响不能忽略。有必要准确简便地确定太阳电池的并联电阻，以便于改进工艺技术，尽量增加并联电阻，提高太阳电池的效率。对太阳电池并联电阻的研究主要是对它的测量和计算［1－4］，都较繁琐。本文忽略串联电阻，数值分析了太阳电池的I－V特性方程，讨论了并联电阻对I－V特性曲线的影响，得到了并联电阻简便的表达式。
［2］ EL－ADAWI M K，AL－NUAI M I A．A method to deter mine the solar cell series resistance from a single I－V Characteristic curve considering iபைடு நூலகம்s shunt resistance－New approach［J］．Vacuum，2001，64（1）：33－36．
第三节电阻的影响
第节阻的影响第三节电阻的影响•太阳能电池的特征电阻太阳电池的特征电阻指最大功率点工作时的输出电阻。
如果负载等于电池的特征电阻，那么电池输出最大功率。
在电池的分析中，特征电阻是很有用的参数，尤其当检查寄生损失机制影响的时候。
特征电阻如下图所示。
•寄生电阻的影响太阳电池中的寄生电阻带来电能损失，从而降低电池转换效率。
常见的寄生电阻为串联电阻和低电池转换效率常见的寄生电阻为串联电阻和并联电阻。
包含串联电阻和并联电阻的太阳电池等效电路图如下：等效电路图如下通常串阻和并阻主要影响FF。
由于电阻值和电池的面积相关，因而常见的电阻单位Ωcm2为。
面积的面积相关因而常见的电阻单位为面积归一化电阻可以从如下的欧姆定律中获得：•串联电阻太阳电池中的串联电阻来自三个途径：1.电流通过基区以及发射结；2. 电极和硅的接触电阻3正面和背面电极电阻触电阻；3. 正面和背面电极电阻。
串影是降低然大串联电阻的主要影响是降低FF，当然过大的串阻也会降低短路电流。
见动画1串联电阻不会影响Voc。
然而在接近Voc的工作点上，IV曲线受Rs的影响非常大。
个直接估的影响非常大。
一个直接估算Rs的方法是求出IV曲线上Voc点的斜率。
•考虑串联电阻的影响：经验公式：代入数值计算r s < 0.4 且v oc > 10•并联电阻并联电阻的存在会带来功率的损失，它一般是由于制造过程中引入的缺陷，而不是电池设计的由于制造过程中引入的缺陷而不是电池设计的漏洞。
低并联电阻会增加光生电流可选择流动路径，带来功率损失。
这样的分流会降低流过PN结的电流总量，从而降低Voc。
在低光强光照下，并的电流总量从而降低在低光强光照下并联电阻的影响尤为显著，因为光生电流较低，并联电阻的分流影响就显得尤为突出。
见动画2太阳电池并联电阻的估算可以通过IV曲线上临近Isc点的的斜率获得。
•并联电阻对FF的影响可以通过求解串联电阻对FF影响的类似方法求出。
经验公式：代入数值计算r sh> 0.4。
串联电阻对CdSCdTe太阳电池稳定性的影响
串联电阻对CdSCdTe太阳电池稳定性的影响
串联电阻对CdS/CdTe太阳电池稳定性的影响
在温度循环下对CdS/CdTe太阳电池的性能作了研究,测定了其I-V特性曲线,计算了串联电阻和并联电阻.结果表明:经温度循环后,串联电阻增加,并联电阻下降,导致转换效率下降,用ZnTe作背接触层可改善电池性能和其稳定性.
作者：黄小融郑家贵蔡亚平武莉莉李卫黎兵鄢强作者单位：黄小融(四川师范大学,化学学院,四川,成都,610066)
郑家贵,蔡亚平,武莉莉,李卫,黎兵,鄢强(四川大学,材料科学系,四川,成都,610064)
刊名：四川师范大学学报(自然科学版) ISTIC PKU 英文刊名：JOURNAL OF SICHUAN NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)：2004 27(5) 分类号：O614.24 关键词：CdS/CdTe太阳电池温度循环串联电阻背接触层。
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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。