太陽能電池光電轉換原理及技術改進詳解

調節負載電阻RL到某一值Rm時，在曲線上得到一點M，對應的工作電流Im和工作電壓Um之積最大，即： Pm=ImUm

一般稱M點為該太陽能電池的最佳工作點（或稱最大功率點），Im為最佳工作電流，Um為最佳工作電壓，Rm為最佳負載電阻，Pm為最大輸出功率。

⑶ 填充因數

1.最大輸出功率與（Uoc×Isc）之比稱為填充因數（FF），這是用以衡量太陽能電池輸出特性好壞的重要指標之一。

2.填充因數表征太陽能電池的優劣，在一定光譜輻照度下，FF愈大，曲線愈“方”，輸出功率也愈高。4、太陽能電池的效率、影響效率的因素

⑴ 太陽能電池的效率:

太陽能電池受照射時，輸出電功率與入射光功率之比η稱為太陽能電池的效率，也稱光電轉換效率。一般指外電路連接最佳負載電阻RL時的最大能量轉換效率。

在上式中，如果把At換為有效面積Aa（也稱活性面積），即從總面積中扣除柵線圖形面積，從而算出的效率要高一些，這一點在閱讀國內外文獻時應注意。

美國的普林斯最早算出硅太陽能電池的理論效率為21.7%。20世紀70年代，華爾夫（M.Wolf）又做過詳盡的討論，也得到硅太陽能電池的理論效率在AM0光譜條件下為20%~22%，以后又把它修改為25%（AM1.0光譜條件）。

估計太陽能電池的理論效率，必須把從入射光能到輸出電能之間所有可能發生的損耗都計算在內。其中有些是與材料及工藝有關的損耗，而另一些則是由基本物理原理所決定的。

⑵ 影響效率的因素

綜上所述，提高太陽能電池效率，必須提高開路電壓Uoc、短路電流ISC和填充因子FF這三個基本參量。而這3個參量之間往往是互相牽制的，如果單方面提高其中一個，可能會因此而降低另一個，以至于總效率不僅沒提高反而有所下降。因而在選擇材料、設計工藝時必須全盤考慮，力求使3個參量的乘積最大。1.材料能帶寬度:

開路電壓UOC隨能帶寬度Eg的增大而增大，但另一方面，短路電流密度隨能帶寬度Eg的增大而減小。結果可期望在某一個確定的Eg處出現太陽電池效率的峰值。用Eg值介于1.2～1.6eV的材料做成太陽電池，可望達到最高效率。薄膜電池用直接帶隙半導體更為可取，因為它能在表面附近吸收光子。

2.溫度 :

少子的擴散長度隨溫度的升高稍有增大，因此光生電流也隨溫度的升高有所增加，但UOC隨溫度的升高急劇下降。填充因子下降，所以轉換效率隨溫度的增加而降低。

3.輻照度:

隨輻照度的增加短路電流線性增加，最大功率不斷增加。將陽光聚焦于太陽電池，可使一個小小的太陽電池產生出大量的電能。

4.摻雜濃度: