太阳能百叶窗式窗帘设计+文献综述(3)
如果光线照射在太阳电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在p型硅和n型硅中将电子从共价键中激发，以至产生电子—空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压[11]。对晶体硅电池来说，开路电压的典型数值为0.5~0.6V。光照在界面层产生的电子—空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越强和界面层即电池面积越大，在太阳电池中形成的电流也越大。
对于太阳电池来说，光能到电流的转换仅是在界面层附近才是有效的。因此，太阳电池的光线入射的一面应该相应做得薄一些，以便光线可几乎无衰减地到达界面层[12]。
2.1.1太阳电池的理论分析
太阳电池实际上就是一个大面积平面二极管，在阳光照射下就可以产生直流电。对于实际太阳电池，影响转换效率的主要因素，一个是串联电阻RS，主要包括正面金属电极与半导体材料的接触热阻、半导体材料的体电阻和电极电阻三部分；另外一个是并联电阻RP,主要原因是电池边缘漏电或耗尽区内的复合电流引起的。由于光生电动势使pn结正向偏置，因此存在一个流经二极管的漏电流，该电流与光生电流的方向相反，会抵消部分光生电流，被称为暗电流ID[13]。
当负载被短路时，V=0 ， I=ISC ，ISC即为太阳电池的短路电流。由于此时流经二极管的暗电流非常小，可以忽略，根据式
I=IL —ID—IP= L—IS [ ]— （2.1）
可得
ISC=IL —IS ISC = （2.2）
由此可知，短路电流ISC总小于光生电流。
在对太阳电池暗I—V特性曲线拟合的过程中，人们发现仅使用单二级管模型无法获得满意的结果。为此人们使用两个二极管叠加的办法来拟合电池的暗特性。即将基区、发射区和空间电荷区的载流子复合电流区分开来。用I01 表示体区或表面通过陷阱能级复合的饱和电流，所对应的二极管理想因子为n=1；用I01 表示pn结或晶界耗尽区内复合的饱和电流，所对应的二极管理想因子为n=2.此时，太阳电池的I—V特性方程可写为：
I=IL —I01 （ —1）—（ —1）— （2.3）
由公式可见，I01 和I02 项主要决定太阳电池暗特性曲线中间部分的形状[14]。
综上所述，太阳电池最重要的基本参数包括：短路电流ISC 开路电压VOC 、最大工作电压Vm 、最大工作电流Im 、填充系数FF、转换效率 、串联电阻Rs 和并联电阻RP 。常用的关系式为：
填充系数：FF= （2.4）
转换效率： （2.5）
对于太阳电池来说，填充系数FF是一个重要的参数，它可以反映太阳电池的质量。太阳电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填充系数越大，反映到太阳电池的电流—电压特性曲线上市曲线接近正方形，此时太阳电池可以实现很高的转换效率[15]。