开路电压的影响因素.pptx

太阳能电池原理及效率的影响因素第一页，共62页。主要内容一、绪论二、开路电压的影响因素三、提高短路电流四、填充因子的影响因素五、总结第二页，共62页。主要内容一、绪论二、开路电压的影响因素三、提高短路电流四、填充因子的影响因素五、总结第三页，共62页。一、绪论1.1太阳能电池基本原理 太阳能电池就是一个pn结，由于pn结势垒区内存在较强的内建电场，结两边的光生少数载流子受该场的作用，定向移动产生正向电流。第四页，共62页。一、绪论1.2太阳能电池的各表征参数第五页，共62页。一、绪论1.2太阳能电池的各表征参数表征参数说明Temperature测试温度E测试光强Pmpp最佳工作点处工作功率Umpp最佳工作点处工作电压Impp最佳工作点处工作电流Uoc开路电压Isc短路电流Rs串联电阻Rsh并联电阻第六页，共62页。一、绪论1.2太阳能电池的各表征参数表征参数说明FF填充因子Ncell转化效率Iap操作点的电流Irev1反向电压为6伏时的反向电流Irev2反向电压为12伏时的反向电流Pmpp_2光强为500时最佳工作点的功率Uoc_2光强为500时最佳工作点的电压Isc_2光强为500时最佳工作点的电流FF_2光强为500时的填充因子NCell_2光强为500时的转化效率第七页，共62页。一、绪论1.3太阳能电池转换效率的影响因素Eff＝Pm /MS ＝ FF·IscVoc/ MSIscPm其中：FF=Pm/IscVoc；M＝1000W/m2 ＝100mW/cm2Voc高的短路电流，开路电压，填充因子能有效的提高电池片转化效率。第八页，共62页。主要内容一、绪论二、开路电压的影响因素测试温度、原材料、电流电压特性的影响三、提高短路电流四、填充因子的影响因素五、总结第九页，共62页。二、开路电压的影响因素2.1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。第十页，共62页。二、开路电压的影响因素2.2原材料对开路电压的影响 2.2.1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。当硅片厚度小于200um时，随着硅片厚度的降低，开路电压随之减少！第十一页，共62页。二、开路电压的影响因素2.2原材料对开路电压的影响 2.2.2禁带宽度的影响 理论上最大的开路电压是由PN结的内建势垒电压所决定。内建势垒电压与半导体的禁带宽度Eg。导带能级Eo，价带能级Ev及费米能级Ef之间的关系为：第十二页，共62页。二、开路电压的影响因素2.2原材料对开路电压的影响 2.2.2禁带宽度的影响 从上式可以看出如果费米能级越接近导带底和满带顶，则内建电压越高。但实际上开压VOC有一个峰值。 当顶区浓度过高时，会引起重掺杂效应，重掺杂效应的结果，会引起禁带宽度收缩，导致开路电压降低。第十三页，共62页。二、开路电压的影响因素2.2原材料对开路电压的影响 2.2.2禁带宽度的影响 禁带宽度是材料的固有属性。 对于硅，禁带宽度为1.12ev，理论上所得到的最大开压为700mv，相应的最高FF为84%。第十四页，共62页。光电流IL结正向电流IFpnI负载二、开路电压的影响因素2.3电流电压特性对开路电压的影响 根据p-n结整流方程，在正向偏压下，通过结的正向电流为： IF=Is[exp(qV/kT)-1] 其中：V是光生电压，Is是反向饱和电流。第十五页，共62页。什么是电流电压特性？二、开路电压的影响因素2.3电流电压特性对开路电压的影响Io为反向饱和电流。n：掺杂浓度。Il：短路电流。●影响Voc的因素为短路电流，反向饱和电流和温度。●掺杂浓度是由扩散工序决定。第十六页，共62页。二、开路电压的影响因素2.3电流电压特性对开路电压的影响 2.3.1温度的影响随着测试温度的升高，开路电压会变小。第十七页，共62页。二、开路电压的影响因素2.3电流电压特性对开路电压的影响 2.3.2掺杂浓度的影响适当的提高掺杂浓度能很好的提高开路电压；但是，当浓度过大，引起重掺杂时，会使禁带宽度收缩，开路电压反而减小。第十八页，共62页。二、开路电压的影响因素2.3电流电压特性对开路电压的影响 2.3.2掺杂浓度的影响 因此，为了获得较好的电性能参数，必须选择合适的顶区掺杂浓度，使这一浓度能有较好的开路电压，同时又不致引起电场衰退。 这个掺杂浓度由于受禁带宽度，基体材料特性的影响，一般通过实验确定，选择最佳的掺杂浓度。第十九页，共62页。二、开路电压的影响因素2.3电流电压特性对开路电压的影响 2.3.3电流的影响电流影响分为短路电流及暗电流的影响。暗电流会降低开路电压，同时还会降低短路电流，暗电流的相关影响会详细介绍。第二十页，共62页。二、开路电