热性能对晶体硅太阳能电池的效率影响研究

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1、万方数据第31卷第4期2009年8月宜春学院学报JournalofYiehunCollegeVoL31．No．4Aug．2009热性能对晶体硅太阳能电池的效率影响研究褚玉芳1，陈维2。沈辉2。舒碧芬2(1．宜春学院物理科学与工程技术学院，江西宜春336000；2．中山大学太阳能系统研究所，广东广州510006)摘要：晶体硅太阳能电池是首先被发展和依然得到最广泛应用的太阳能电池，通过对晶体硅太阳能电池和组件的热性能进行分析研究，提出了采取降低电池工作温度的措施。该研究对阳电池和组件热性能进行改善是很有意义的

2、。关键词：光伏；晶体硅太阳能电池；温度中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：1671—380X(2009)04—0010—04ThermalPropertiesofCrystallineSiliconSolarCellsontheEfficiencyofImpactStudyCHUYu—fan91，CHENWei2，SHENHui2，SHUBi—fen2(1．DepartmentofPhysicsscienceandTechnique，YichunUniversity，Ywhun336000Chi

3、na；2．SunYat—tenUn妇ersityInstituteforSolarEnergy两僵招玎u，Gnangzhou，510275China)Abstract：Crystalsiliconsolarcellsisthefirsttobedevelopmentandremainsthemostwidelyusedsolarcells。solarcellsandwehaveadoptedcomponentsofthethermalpropertiesofanalysisandstudy，propose

4、dtolowerthetemperatureofthebattery，thecrystalsiliconsolarcellsandComponentsforimprovedthermalperformanceisofgreatsignificance．Keywords：photovohaicte；Crystalsiliconsolarcells；Temperature太阳能电池作为一种清洁能源也越来越受重视，近十年来以高达25％一40％的年增长率高速发展⋯。晶体硅太阳能电池是首先被发展和依然得到最广泛应用

5、的太阳能电池，现在世界太阳能电池产量中超过90％的是晶体硅太阳能电池‘引。在实际工作情况的太阳能电池组件的效率将比组件标准测试条件下的效率低，组件准测试条件下效率是在标准测试条件(STC)¨1下给出的，即：电池温度25±2℃，光源辐照度为1000W／M2，并具有AMI．5太阳光谱辐照度分布条件。这是晴朗冬季的太阳能电池工作温度，夏季的太阳辐照度，春季的太阳光谱分布，因此太阳能电池组件户外的实际工作条件与标准测试条件存在很大的差别。因此太阳能电池组件的实际工作效率和组件现场工作功率可能比期望的STC情况下低

6、20％，甚至更低HJ。在影响电池组件实际工作性能的四个主要影响因素(电池组件工作温度，太阳低辐照量，组件光学损失，太阳光谱变化)，温度的影响在大多情况下是最为关键的。所以我们对太阳能电池和组件的热性能进行分析研究，并进行改善是很有意义的。1温度对晶体硅太阳能电池性能影响机理晶体硅太阳能电池的光伏效应原理是如图I所示，入射能量E(=hv)大于或等于禁带宽度(Eg)的光子射入具有结势垒的半导体材料时，激发出电子一空穴对，在内建电场作用下，P—n结两边有光生载流子积累而产生光生电动势。现在的常用太阳能电池都是利

7、用这种原理吸收太阳光发电的。导带。-L-一盏卷能级⋯⋯+9o尊9价带图1通过吸收光子晶体硅材料电子一空穴对的形成受温度影响的半导体材料的两个重要的物理特性是带隙和少数载流子寿命。当电池温度升高的时候，由于带隙将变窄，晶体硅的截至波长“边缘”1．1微米将向较长的波长移动，同时少收稿日期：2009—06—08基金项目：宜春市科技局2009年科技计划指导性项目(jxYc2009KNB004)。作者简介：褚玉芳(1973一)，女，，ri互A。宜春学院讲师，硕士，研究方向为物理科学与太阳能光伏利用。·lO·万方数据

8、第4期褚玉芳，陈维，沈辉等：热性能对晶体硅太阳能电池的效率影响研究第31卷数载流子寿命延长的缘故，这就使晶体硅的红光响应增加。红光响应将增加而蓝光响应基本保持不变，因而太阳能电池短路电流Isc也将随温度的升高而增加。随温度的升高，带隙将变窄和少数载流子的寿命将增加，而这将引起半导体材料的内建电场电压和太阳能电池P—n结势垒的降低。越来越多的少数载流子电子和空穴能够通过热运动来克服带隙，这将增加P—n结的反向饱和电流。而P—n结