爱华网太阳能电池填充因子概念及计算测试原理方法fill factor of solar cells
factor,太阳能电池,cells,fill,solar| 太阳能电池填充因子fill factor ofsolarcells 填充因子 是最大输出功率和电路短路电流和开路电压的乘积之比。是电池输出特性的重要指标，一般在70-80%左右。 填充因子就是你离理想有多远 个人认为，填充因子表征了电池本身性能的好坏，因为随着填充因子的增加伏安曲线趋于矩形，也即串联电阻趋于0，并联电阻趋于无穷大。但是填充因子跟效率并没有必然的联系。 FF其实反映的是电池的实际工作状态,一般来说UOC,ISC决定了电池的最理想状态,那FF就决定了电池的实际工作状态;个人认为楼上有人说的很对,FF就是你离最理想状态有多远的问题,所以FF并不是一个很明确的值,同一电池片在不同测试机器上测出来的FF都不相同,因为它是实际反映电池工作状态的参数,你工作状态变化了FF自然也会变化 填充因子 是一个直观量，它的高低有更深层的原因，它属于表面现象 只能说在同一生产线即相同测试条件和测试标准，同一电池片，FF越高越好，效率越高！但是你不可能把一个电池片做两个填充因子，烧了第一次就不可复原再来烧第二次 太阳能电池温度升高时，填充因子的变化情况？ 一般情况下，在温度升高时，虽然太阳能电池的工作电流有所增加，但工作电压却会下降，而且后者下降较多，因此总的输出功率要下降；所以尽量应使太阳能电池在较低的温度下工作。 当设计太阳能电池时，必然会考虑到电池的效率。由效率的计算式η=(Voc×Isc×FF)/Pi,其中Voc为开路电压，即负载开路时电池的电压；Isc 为短路电流；FF 为填充因子，是人为定义的一个参数，其与开路电压有关；Pi就是太阳的入射总功率。一般来说，实际工作的电池效率介于12—17%之间，这是由于电池的设计和材料的参数决定的。 那么影响电池效率的因素有哪些呢？ 实验证明，很多因素都能够影响电池效率，如今带宽度，温度，复合寿命，光强，光反射等等。有实验测得，禁带宽度Eg 与Voc 和Isc均有着一定的关系。且Voc 随着Eg 的增大而增大，但同时Isc 随着Eg 的增大而减小，因而希望能有一个最合适的Eg能使得两者的乘积最大，从而使得效率最大。随温度增加，效率反而下降，从而电池不适合在较高的温度下工作，这回影响其效率。希望载流子的复合寿命长，主要是因为这样能使Isc较大。而实际达到场寿命的关键是在材料的制备和电池的生产过程中避免形成复合中心。在加工过程中，适当而且经常进行工艺处理，可以使复合中心移走，因而延长寿命。而相对密集的光强则无疑能增加电池的效率，从而抑制希望浓缩光强。光反射的存在则使得不是全部光线都能够进入半导体中。但可以涂一层增透膜，增大光线的透射，减少反射，使较多的光被吸收。 综上所述，为获取较高效率，希望有较大的短路电流，高的开路电压和大的填充因子。如果太阳电池用禁带宽度（Eg）小的材料做成，则短路电流较大。好的制造工艺及好的电池设计因载流子复合最小，也能使短路电流提高。太阳电池若用Eg 大的材料做成，则具有较大的开路电压。 且通常开路电压较大时，填充因子也较大，转换效率较大。 同时，转换效率随着光强的增大而增大， 随温度的增大而减小。 用Eg 值 介于1.2--1.6eV之间的材料做成太阳能电池，可望达到最大效率。且通常的太阳能电池效率范围是介于12—17%之间。 太阳能电池I-V特性测试,转化效率计算公式方法,填充因子计算公式方法 为了对太阳能电池的输出特性作出正确的评价，测量和计算应该按下面三个步骤依次进行： 1、测量入射于太阳能电池的光强； 要想知道在室内照明灯下太阳能电池的特性，首先要确定光源的种类（白色荧光灯、白炽灯等），再测量照度。要了解太阳光下太阳能电池的特性时，采用室外的太阳光，或者采用接近于太阳光的模拟太阳光作光源，再测量光的强度。在测量光的强度时，要用一预先已知光强和输出电流关系的参考电池作为标准，或者直接测量光的能量和光谱。 2、测量太阳能电池的输出特性； 左图是太阳能电池输出特性测量电路示意图。其中图(a)由电池、电压表、电流表和可变负载组成，改变可变电阻值即可得到电池的输出特性；当太阳能电池的输出电流很大时，由于电流表的内电阻和太阳能电池的引线电阻，就不能正确测量了。此时，要用图(b)所示的电路用两个回路来分别测量电压和电流以减少导线电阻的影响，同时用可变电源作负载以补偿电流表内电阻的影响。在使用电路(a)测量太阳能电池的输出特性时，可使可变电阻开路来测开路电压，使可变电阻短路来测短路电流；在用电路(b)进行测量时，可调节电源负载使电流为零来测量开路电压，调节电源负载使输出电压为零时，则可得到短路电流。 3、计算电池的转换效率； 根据所测得的太阳能电池的输出特性，计算出各点的电压与电流乘积，然后求出： 最佳工作电压V：即太阳能电池输出为最大时的电压；op 最佳工作电流I：即太阳能电池输出为最大时的电流；op  据此计算出填充因子和转换效率：FF=VopxIop/VocxIoc η=VopxIop/SxPin 其中S是电池面积，而Pin是步骤1中得到的入射光功率。 下图是太阳能电池输出特性测试的装置示意图。此处为了消除测试引线的串联电阻和相关的接触电阻对测量结果的影响，电压引线和电流引线是分开的。同时，整个被测电池与恒温块接触，保持温度在25度或28度，这两个温度都是太阳能电池测试的标准温度。测试前，先用标准电池调节光源的辐照度，直到标准电池的输出特性达到其标定参数为止。然后再测试待测的太阳能电池样品。 2、太阳光下的转换效率与输出特性 如果要想得到在太阳光下的电池的转换效率和输出特性，特别是把室外太阳光直接作为测试光源时，必须注意取光条件以及日照的变化，周围有建筑物时，还要考虑它们的散射光的影响，因而比较复杂。所以多采用模拟太阳来作为测量用光源。 模拟太阳是Xe灯和滤光镜的组合。包括短弧氙灯（Xe灯）、反射镜、空气质量滤光器、积分器、石英透镜等装置。由氙灯发出的光经过反射镜（蒸铝的凹面镜）而聚焦，接着通过空气质量滤光镜除去氙灯特有的在800-1000nm的光谱，并使整个光谱接近于AM1 或AM1.5的太阳光。然后利用积分器和石英透镜形成面分布均匀的平行光，使得在测量平面上的太阳能电池受到均匀模拟太阳光的照射。 但是，由于模拟太阳光不可能得到严格与AM1或AM1.5一样的光，所以要准确地测量，必须对光谱灵敏度进行换算。此外，在太阳光下进行测量时，强光照射引起太阳能电池本身的温度上升以及大的输出电流时，电路的串联电阻的影响会比较明显，需要进行校正。 3、荧光灯下的转换效率和输出特性 荧光灯和白炽灯等室内照明灯光，其光强用勒克司(lx)来表示。勒克司的单位不是描述光的能量强度，而是描述人眼感觉的亮度的单位，所以不能直接代入计算公式求出转换效率。可以用与太阳光测量时一样的方法，用功率计来测量光能。不过，要准确测量较低的光能是困难的，通常不去计算转换效率，而是计算一定照度下单位面积太阳能电池的最大输出功率。测量室内照明灯光下的太阳能电池的特性时，需要注意的是杂散光和测量仪器（电压表）的内阻。所谓杂散光，是测量用光源以外的光，准确的测量必须在暗室。使杂散光的影响减到最小的情况下进行。至于电压表的内阻，由于输出电流很小，如果测量仪器的内阻小，则有较多的电流消耗在测量仪器的内部，这在测量时也要注意。 |
