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太阳能电池效率的影响因素分析-电气论文太阳能电池效率的影响因素分析 郝华丽,刘文富(黄淮学院电子科学与工程系,河南驻马店463000)摘要:太阳能电池作为光伏发电系统的核心单元,其能量转换效率和成本的高低直接影响光伏发电系统的应用。如何提高效率,降低成本是光伏技术工作者的核心任务之一。太阳能电池的转换效率是由其输出参数开路电压、短路电流和填充因子决定的。通过分析材料的禁带宽度、少数载流子寿命、表面复合、温度、寄生电阻等对其输出参数的影响规律,最终得到其对太阳能电池效率的影响规律,并针对性地提出提高效率的方法,对太阳能电池的发展与应用将具有一定的推动作用。关键词 :太阳能电池;能量转换效率;影响因素;光伏发电系统中图分类号:TN911-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2015)12-0156-03收稿日期:2014-12-18基金项目:国家自然科学基金项目(61404057);河南省基础与前沿技术研究项目(122300410210;**********)近年来,太阳能发电由于具有清洁、无污染,对环境友好等优点越来越受到社会关注,但其市场占有率还很低,究其原因是效率低并且成本高,对于成本相对低廉的多晶硅太阳能电池来说,,与目前的火力发电成本来比还是较高。为了提高其市场占有率,需要从提高效率和降低成本两方面着手,因此,通过对太阳能电池效率的影响因素分析,对提高太阳能电池的效率将具有重要的意义。1太阳能电池理论效率计算太阳能电池发电的最基本原理是基于光伏效应将太阳能转换成电能,其最重要的参数是能量转换效率,也就是太阳能电池的最大输出功率与太阳入射光功率的比值,用公式表示为:式中:FF为太阳能电池的填充因子,它是太阳能电池输出特性曲线“方形”程度的量度,~[1];VOC与ISC分别是太阳能电池的开路电压和短路电流。由此可见,在一定的光照条件下研究其效率的影响因素,需要从FF,VOC以及ISC等方面着手分析。,并不是任何波长的光子都能够产生光生载流子,只有当光子的能量hν大于禁带宽度Eg的情况下才能被太阳能电池材料吸收产生电子空穴对。显然,材料的Eg越小,能够产生光生载流子的光子越多,ISC就越大;另一方面,Eg的减小将使VOC降低。因此,对于单结太阳能电池来说,存在最佳的Eg值,,可以获得理论上的最高效率为48%。对于单晶硅太阳电池理论[2]计算最大效率为30%,%。要想进一步提高太阳能电池效率,可以采用叠层电池结构,使各个部分的材料禁带宽度相匹配,提高太阳能光谱的有效利用率,从而获得高效率的太阳能电池。+P(N区为重掺杂,称为发射区,P区为轻掺杂,称为基区),当基区少子扩散长度LN远小于基区厚度WP时,基区饱和暗电流将增加,从而使开路电压降低。另一方面,低扩散长度的载流子在基区的输送过程中基本上被复合,扩散不到背电极。显然随少子寿命增加,ISC,VOC和FF均相应增加,太阳能电池效率也随之增加。实际可以通过提高太阳能电池质量,减小载流子在输送过程中的复合。,非平衡载流子的复合也受材料尺寸、形状和表面状态的影响。