原创 光电池——留给万代子孙的“巧克力”

60亿岁的地球，刚举办完“地球1小时”活动，每年3月最后一个星期六熄灯一小时，不光是明星们热情参与的慈善大卖点，广大人民群众也越来越拥护节约能源的环保新理念，穿插广告语“爱护地球人人有责”。

太阳能被誉为竭竭不尽的能源，据不完全统计，目前全世界约有2万多个小型太阳光发电系统。我国已建成多条太阳电池生产线及多个生产基地，太阳电池赖以发展的半导体工业50年代以来发展迅速。

光电池（PV）把太阳光直接转换成电能。这些用各种不同材料和许多不同工艺技术制造的光电池，被用于地面发电以及商业、军用和科研等方面的空间能源应用。

“巧克力”测试分析

光电池的特性分析就是测量光电池的电特性，以确定其转换效率和等效电路的关键参数。这对于光电池和光伏阵列的研发和生产，是一个重要的工具。

“巧克力”等效电路模型

光电池可以用图1中所示的等效电路模型来表示，该模型由一个光电流源（I_L）、一个二极管、一个串联电阻（r_S）和一个分流电阻（r_sh）组成。

图1：光电池的等效电路模型

串联电阻（r_S）代表电池电池前表面的欧姆损耗；并联电阻（r_sh）代表由二极管的漏电流所引起的损耗。转换效率（η）被定义为：

                                              η = P_m / P_in

填充因子(fill factor)（FF）被定义为：

                                               FF = I_mV_m / I_SCV_OC

上式中的P_in是光电池的输入功率，V_OC是开路电压，I_SC是短路电流，I_m和V_m分别是最大功率点P_m = I_mV_m处的最大电池电流和最大电池电压。图2示出了硅光电池的典型I-V特性曲线，图中的I_m和V_m标出为最大功率点处的值。

图2：典型硅光电池正向偏置时的I-V特性

光电池最重要的几个性能参数，比如光电池的等效并联和串联电阻以及电转换效率和填充因子，都可以从伏安特性的测量数据来确定。光电池必须保持恒温状态，而且必须使用一个强度恒定和光谱分布已知的照射源，才能呈现稳定可用能源状态。

光电池这块“巧克力”是留给后人的礼物，吉时利测试测量工程师有幸参与其中并将不遗余力。你准备好了吗？

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