光伏电池输出特性具有非线性特征，并且其输出受光照强度、环境温度和负载情况影响。在一定的光照强度和环境温度下，光伏电池可以工作在不同的输出电压，但是只有在某个输出电压值时，光伏电池的输出功率才能达到最大值。光伏发电装置的实际输出功率随光照强度的变化而变化，白天光照强度最强时，发电装置输出功率最大，夜晚几乎无光照，输出功率基本为零。所以除设备故障因素以外，发电装置输出功率随日照、天气、季节、温度等自然因素而变化，输出功率极不稳定。因此，对光伏电池的特性特别是输出特性进行研究非常必要。

2 光伏板模型及电磁特性

2.1 光伏电池的结构和原理

光伏电池是一种对光有响应并能将光能转换成电能的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，砷化镓，非晶硅，硒铟铜等，但是它们的发电原理基本相同，以晶体硅为例来描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

硅光伏电池的基本材料为P型单晶硅，厚度为0.3—0.5mm左右。上表面为N型区，构成一个PN结。顶区表面有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。上下电极分别与N区和P区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。论文网

当入射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，能量大于硅禁带宽度的光子在N区，PN结空间电荷区和P区中激发出光生电子——空穴对。各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。光生电子留于N区，光生空穴留于P区，在PN结的两侧形成正负电荷的积累，产生光尘电压，此为光生伏打效应。当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P区经负载流至N区，负载中就有功率输出。

光伏电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。靠近顶区产生阳光电流对短波长的紫光(或紫外光)敏感，约占总光源电流的5％—10％(随N+区厚度而变)，PN结空间电荷的光生电流对可见光敏感，约占5％左右。电池基体区域产生的光电流对红外光敏感，约占80％—90％，是光生电流的主要组成部分。