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溫度對太陽能板的暗電流的影響

返回列表 來源：發(fā)布日期： 2020.07.31 瀏覽次數(shù)：

1、如圖1可見，隨著太陽能板溫度的增加，除了短路電流有0. 14A/℃的小幅上升外，開路電壓，填充因子，轉(zhuǎn)換效率均線性減小口其中開路電壓降幅達1. 41mV/℃，填充因子下降0. 05%/℃，效率降幅達0.06%/℃。電池性能下降的主要原因是隨著溫度的上升暗電流急劇增加。

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圖1 溫度對太陽能板輸出參數(shù)的影響

在輸出電壓小于0.6 V的工作狀態(tài)下，暗電流幾乎為零，溫度對其影響可以忽略；隨著輸出電壓的繼續(xù)增加，暗電流急劇上升，當時，電池輸出電壓達到開路電壓，同時，溫度的影響明顯加強，300K時，輸出電壓為0. 81 V，暗電流與相當，而溫度為350 K時，電池輸出電壓0.73 V時，暗電流已達到大小。因此，研究暗電流的形成機制及如何減小暗電流就很重要了。
2、溫度對暗電流的影響

對太陽能板而言，暗電流不僅包括PN結(jié)的反向飽和電流，還包括電池的薄層漏電流和體漏電流。暗電流的來源主要有兩個方面，一方面來自不可避免的輻射復(fù)合，另一方面是電池材料及電池制備過程中形成的缺陷和引進的雜質(zhì)。這些缺陷和雜質(zhì)形成大量的復(fù)合中心，損失光生載流子。

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圖4 不同溫度下的的暗電流曲線

為了具體研究不同成分的暗電流對太陽能板的影響，定義輻射復(fù)合權(quán)重：在電池開路電壓處，即輸出電流為0時，的比值。分別取nt =1x1010 cm-3，nt =1x1015 cm-3，nt =1x1016 cm-3進行模擬計算，分別繪制溫度對輻射復(fù)合權(quán)重及轉(zhuǎn)化率的影響，如圖5、6。

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圖5 不同n_t 下輻射復(fù)合權(quán)重與溫度的關(guān)系

由圖5可知，復(fù)合中心濃度為1x1010 cm-3時，幾乎不隨溫度變化，值約為1，這說明復(fù)合中心引起的暗電流可以忽略不計，電流的損失主要是輻射復(fù)合；復(fù)合中心濃度為1x1016 cm-3時，值約為0，這時輻射復(fù)合引起的暗電流可以忽略，暗電流主要由缺陷雜質(zhì)形成的復(fù)合中心貢獻，光生載流子經(jīng)復(fù)合中心，大量損失；復(fù)合中心濃度為1x1015 cm-3時，二者形成的復(fù)合電流相當，隨著溫度的升高，復(fù)合中心的影響越米越大。

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圖6 不同n_t 下轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系

由圖6可知，高復(fù)合中心高溫下嚴重影響轉(zhuǎn)化效率，但隨著溫度的降低，這種影響在減弱，且三條曲線在低溫方向有匯聚的趨勢。這是因為低溫下，電子的熱速度減小。復(fù)合中心俘獲載流子的概率減小了。選取300 K，縱向看，復(fù)合中心濃度由1x1010 cm-3增加到1x1015 cm-3，效率減小了2.6%，由1x1015 cm-3增加到1x1016 cm-3，效率卻下降了4.1%，這說明，溫度一定時，太陽能板,光伏電站對復(fù)合中心濃度有一個容忍范圍。假設(shè)短路電流等于光生電流，則暗電流的影響主要體現(xiàn)在開路電壓上。