基于P2N結(jié)的太陽能電池伏安特性的分析與模擬

通過分析實(shí)際P2N 結(jié)與理想模型之間的差別,建立了P2N 結(jié)二極管及太陽能電池的數(shù)學(xué)
模型;利用Matlab 中的系統(tǒng)仿真模塊庫建立仿真模型,設(shè)置參量,求解模型方程并繪制了圖形1 對太陽能電池在一定光照下旁路電阻及串聯(lián)電阻取不同數(shù)值時對其開路電壓、短路電流及填充因子的影響做了模擬,并與實(shí)際測得的硅太陽能電池伏安特性進(jìn)行了比較. 模型分析與實(shí)驗(yàn)測量的結(jié)果表明:等效的旁路電阻和串聯(lián)電阻分別影響電池的開路電壓和短路電流.仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果一致.
P2N結(jié)是許多微電子和光電子器件的核心部分1這些半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性及光電特性由P2N 結(jié)的性質(zhì)所決定,掌握P2N 結(jié)的性質(zhì)是分析這些器件特性的基礎(chǔ)1 半導(dǎo)體導(dǎo)電是通過兩種載流子的漂移、擴(kuò)散及產(chǎn)生與復(fù)合實(shí)現(xiàn)的[1 ]1 由于P2N 結(jié)的非線性特性,其電流電壓關(guān)系無法通過一個簡單的解析模型來確定.雖然肖克萊方程給出了理想P2N結(jié)的電流電壓關(guān)系,但與實(shí)際器件的性質(zhì)差別很大.在實(shí)際器件中,由于表面效應(yīng)、勢壘區(qū)載流子的產(chǎn)生及復(fù)合、電阻效應(yīng)等因素的影響,其電流電壓特性只在很小的范圍內(nèi)接近理想值1 正向電壓增大時, I2V曲線由指數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性關(guān)系1 反向電壓增大時,在一定范圍內(nèi)也是線性關(guān)系,反向電壓過大還會發(fā)生P2N 結(jié)的擊穿.
本文通過一個簡單的電路模型模擬了實(shí)際的P2N 結(jié),討論了各實(shí)際參量對伏安特性的影響.并針對太陽能電池在一定光照下其實(shí)際參量如旁路電阻和串聯(lián)電阻對其開路電壓、短路電流及填充因子的影響,利用計算機(jī)對其伏安特性進(jìn)行建模分析,以獲得接近實(shí)際器件的特性.