1 太阳能电池研究与发展

到目前为止，与太阳能电池及其组件相关的专利已经达到 5536 件，其中中国有 3936 件，所占世界专利总量的 71%。其中研制出的太阳能电池板种类就已十分丰富，根据制造太阳能电池板使用材料的不同，可分为晶体硅电池、非晶体硅太阳能电池、多元化合物电池等等；根据电池板的形态和结构又可以将其分为叠层电池、薄膜电池等等，但以硅作为原材料制造的光伏太阳能板是我国运用最为广泛，市场占有量最大的。

单晶硅、多晶硅是各国主要研究的太阳能电池，就电能转化效率和电池使用寿命而言，单晶硅要大大优于多晶硅，但单晶硅的生产成本较高，所以现在它已逐渐被多晶硅代替。


2 光伏太阳能电池工作原理

光伏电池板是光伏发电的关键组件，其基本结构由半导体的 P-N 结组成，因其为基于光生伏特效应，将太阳能转化成电能的半导体部件，因此太阳能电池又称为光伏电池。

半导体是一种介于导体和绝缘体之间的特殊介质，它对其内部自由电子的束缚力要大大小于绝缘体。所以，当光线照射在光伏电池板表面时，晶体硅会将一小部分的光子吸收，并将被吸收的光子传递给硅原子，使硅原子变为自由电子和空穴，在光伏电池板的 P-N 结两侧形成电位差。当有外部电路接入光伏电池板时，在电压的作用下，电池板就会形成电流向外部电路输出一定量的功率。该过程就是光子能量转变为电能的过程，即太阳能工作原理。

3 太阳能电池输出特性研究

光伏太阳能电池的电压电流特性可表示为： 式中：
Ip-光电流（A）；
k-波尔茨曼常数（1.381×10-23J/K）；
T-绝对温度（K）；
A-二极管因子；
q-电荷（1.6×10-19A/s）；
Rp-并联电阻（Ω）；
Io-二极管饱和电流（A）；
Rs-串联电阻（Ω）。

由上式公式可知，光照强度、电池温度、串联电阻是对光伏电池板发电影响最大的 3 个因素。当光照强度和光伏电池板温度恒定时，p-n 两端电压和电路中电流的关系曲线正是光伏电池的伏安特性曲线。当只有光伏电池板在温度这一个条件是恒定的情况下，光照强度就成了电池板电流输出的主要影响因素，电池板中的短路电流会随着电池温度的升高而增大，但变化十分的微小。所以提升光伏太阳能电池效率最有效的方法是通过提高电池板单位面积光照强度来实现的。

原标题：太阳能电池的输出特性研究