填充因子FF教学提纲.doc

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1、填充因子FF精品文档FF7.4.6光-电能量转换效率h太阳能电池最重要的和综合性的特性参数是光电能量转换效率，经常简称为效率，用符号h表示，它的值是太阳能电池最大输出电功率与入射光功率之比，即：(7.14)式中，Pin是在整个太阳能电池正面光入射面积的总入射光功率；Pm是太阳能电池最大输出电功率，Im和Vm就是对应于Pm时的电流和电压，即Pm=Im´Vm；Isc是短路电流；Voc是开路电压；FF是填充因子。对于地面上应用，标准测试条件是光谱AM1.5G，入射光功率100mW/cm2，温度25oC。从上式可知道，三个参数Isc，Voc和FF，

2、能决定电池的效率h。影响电池性能Voc，Isc，FF的因素:Voc:硅(Si)基片性质(晶向,p型/n型,电阻率,少子寿命等),p/n结掺杂浓度,电池结构形式,并联电阻等;Isc:硅基片性质(少子寿命等),表面反射,光陷作用,硅片对光不全吸收,p/n结对载流子不全收集和收集面积等;FF:硅(Si)基片性质(电阻率,少子寿命等),电池结构,电极接触,串联电阻，并联电阻等.收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档为了获得高效率，这三个参数应尽可能高。这就意味着(1)要获得较高的短路电流Isc。太阳能电池有源材料和太阳能电池结构应在紫外光，可见

3、光和近红外光的光谱范围上，有较高，较宽和较平坦的光谱响应，内量子效率应接近于1。(2)要获得较高的开路电压Voc。太阳能电池内部必需正向暗电流Io较低而并联电阻Rsh较高。(3)要获得较高的填充因子FF。太阳能电池必需正向暗电流Io较低，理想因子“n”接近于1，串联电阻Rs必需较低(1cm2的太阳能电池面积应该Rs<1W)，而并联电阻Rsh必须较高(>104W.cm2)。7.4.5填充因子FF填充因子，FF，是太阳能电池品质(串联电阻和并联电阻)的量度。填充因子FF定义为实际的最大输出功率除以理想目标的输出功率(Isc´Voc)，即(7.10

4、)因而(7.11)理想情况下，FF只是开路电压Voc的函数，可用下面的近似经验公式计算：收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(7.12)这里的FF,事实上就是实际应用的FFo。式中，uoc定义为归一化开路电压，(7.13)上式只适用于理想情况下，即没有寄生电阻损失的情况。数值可精确到四位数字。由式(7.10)可见，FF是太阳能电池I-V特性曲线内所含最大功率面积与开路短路相应的矩形面积(理想形状)比较的量度。很清楚，FF应尽可能接近于1(即100%)，但指数函数的pn结特性会阻止它达到1。FF越大，太阳能电池的质量越高。FF的典型值

5、通常处于60~85%，并由太阳能电池的材料和器件结构决定。我们假定Isc,Voc保持恒定,研究填充因子FF(实际上是Rs,Rsh)对效率η的影响.收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档图2填充因子FF是面积之比。实际上是在有光照的I－V曲线内最大矩形面积(Imp×Vmp)相对于理想情况下矩形面积(Isc×Voc)的测量。为了获得高的开路电压Voc,电池必须有低的暗电流Io,高的并联电阻Rsh;为了获得高的短路电流Isc(光电流),电池材料和结构应该在紫光,可见光和近红外光谱范围有高的,宽的和平坦的光谱响应,内量子效率接近于1;为了获得高

6、的填充因子FF,电池必须有低的暗电流Io,理想因子”n”接近于1,串联电阻必须很低(<1Ω·cm2),并联电阻Rsh必须大(>6我们假定Isc,Voc保持恒定,研究填充因子FF(实际上是Rs,Rsh)对效率η的影响.图2填充因子FF是面积之比。实际上是在有光照的I－V曲线内最大矩形面积(Imp×Vmp)相对于理想情况下矩形面积(Isc×Voc)的测量。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档为了获得高的开路电压Voc,电池必须有低的暗电流Io,高的并联电阻Rsh;为了获得高的短路电流Isc(光电流),电池材料和结构应该在紫光,可见光和近红

7、外光谱范围有高的,宽的和平坦的光谱响应,内量子效率接近于1;为了获得高的填充因子FF,电池必须有低的暗电流Io,理想因子”n”接近于1,串联电阻必须很低(<1Ω·cm2),并联电阻Rsh必须大(>20Ω·cm2).0Ω·cm2).7.7.5填充因子FF随温度升高而减少填充因子FF随着温度升高而减少。对硅(Si)太阳能电池可表示为：(7.22)意思是温度每升高1oC，填充因子FF的值会降低0.0015FF。太阳能电池总是有寄生串联电阻Rs和寄生并联电阻Rsh的，这两种电阻都会把填充因子FF和输出功率降低，也就是降低太阳能电池的效率。7.8.1寄

8、生串联电阻串联电阻Rs的组成，主要是：(1)半导体内部的体电阻；(2)电极用的金属与半导体表面层之间的接触电阻；收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(3)电