1.
蓄电池的容量不同：60v30ah的电动车充电器容量比60v40ah小。ah（安时）表示的是电池的容量单位，表示该充电器是针对某种容量蓄回电池使用的，有些配套使用的意思。
2.
充电器的大小不同：从外观上看，60v30ah的电动车充电器体积比60v40ah小。
3.
充电时间不同：对同一个蓄电池充电，60v40ah的电动车充电器比30ah充电时间长三分之一
太阳能用什么电池最好最耐用？
光伏HIT电池是目前寿命最长的太阳能电池。
以下可以说明：
1.Top太阳能电池寿命在15-20年。，单晶硅电池寿命可以达到25年。这是因为热斑效应，正常工作的电池组件在某一时刻，一个单体电池片被小的物体遮盖。导致此
单体电池所能产生的电流变小，出现发电衰减。Top电池一般到10年衰减到80%，15年衰减到60%
2.异质结构电池即HIT电池寿命在25-30年，光电转化率目前已经达到了27%，制造工艺简单，10年发电衰减只有3%，20年衰减到80%
光伏板容量越大越好吗？
不是。光伏板大小要与电池及控制器匹配。
太阳能光伏板是太阳能路灯整个系统能量的来源，单独来看，太阳能板越大，当然越好。但是按照整套配置来看的话，太阳能板大，并不取决于亮度和亮灯时长。
太阳能板大的前提是电池和控制器是否也跟着在提高，如果超出了控制器的工作范围，就容易导致过充过放。
所以。太阳能路灯能够亮灯多久，取决于太阳能板和电池容量的大小，缺一不可。
太阳能板主要是根据功率来决定发电性能，也就是瓦数越大越好，有点太阳能板是5v的，有的是18.5v，这些是导致安培大小的原因，和功率无关。
太阳能电池基本特性测定总结
太阳能电池是利用半导体光生伏特效应( ( photovol2
taic effect) 做成的半导体器件,也是一种电离辐射效应的
应用。
太阳能电池( solar cell) 在太空中及地球上的应用均
非常广泛,他提供了人造卫星长时期的动力供应,并且是
地球能量来源的一个重要选择,因为他能以高转换效率将
日光直接转换成电能,能提供低成本而近乎永恒的动力,
且几乎没有污染[ 1 ,2 ] 。
1 太阳能电池的极性
硅太阳能电池的一般制成p + / n 型结构或n + / p 型
结构,如图1 所示。
图1 太阳能电池构形图
其中,第一个符号,即p + 和n + ,表示太阳能电池正面
光照层半导体材料的导电类型;第二个符号,即n 和p ,表
示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。
太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的
特性有关。在太阳光或其他照射时,太阳能电池输出电压
的极性,p 型一侧电极为正,n 型一侧电极为负。
当太阳能电池作为电源与外电路连接时,太阳能电池
在正向状态下工作。当太阳能电池与其他电源联合使用
时,如果外电路的正极与电池的p 电极连接,负极与电池
的n 电极连接,则外电源向太阳能电池提供正向偏压;如
果外电源的正极与电池的n 电极连接,负极与p 电极连
接,则外电源向太阳能电池提供反向偏压。
2 太阳电池的性能参数
(1) 开路电压
开路电压uoc ,即将太阳能电池置于100 mw/ cm2 的
光源照射下,在两端开路时,太阳能电池的输出电压值。
可用高内阻的直流毫伏计测量电池的开路电压。
(2) 短路电流
短路电流isc ,就是将太阳能电池置于标准光源的照
射下,在输出端短路时,流过太阳能电池两端的电流。测
量短路电流的方法,是用内阻小于1 ω的电流表接在太阳
能电池的两端。
(3) 最大输出功率
太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化
的,将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得
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《现代电子技术》2007 年第16 期总第255 期 集成电路
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到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值
能使输出电压和电流的乘积最大,即可获得最大输出功
率,用符号pm 表示。此时的工作电压和工作电流称为最
佳工作电压和最佳工作电流,分别用符号um 和im 表示,
pm = um im 。
(4) 填充因子
太阳能电池的另一个重要参数是填充因子ff ,他是
最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比:
ff =
pm
uoc isc
=
um im
uoc isc
(1)
ff 是衡量太阳能电池输出特性的重要指标, 是代表
太阳能电池在带最佳负载时, 能输出的最大功率的特性,
其值越大表示太阳能电池的输出功率越大。ff 的值始终
小于l 。ff 可由下列经验公式给出:
ff =
v oc - ln(v oc + 0. 72)
v oc + 1
(2)
式(2) 中v oc是归一化的开路电压,即uoc/ ( n kt/ q) 。
当v oc > 15 时,该公式的精度可达4 位有效数字[3 ] 。实际
上,由于受串联电阻和并联电阻的影响,实际太阳能电池
填充因子的值要低于上式所给出的理想值。
串、并联电阻对填充因子有较大影响,如图2 所示。
串联电阻越大,短路电流下降越多,填充因子也随之减少
的越多;并联电阻越小,这部分电流就越大,开路电压就下
降的越多,填充因子随之也下降的越多。
图2 串并联电阻对填充因子的影响
(5) 转换效率
太阳能电池的转换效率指在外部回路上连接最佳负
载电阻时的最大能量转换效率,等于太阳能电池的输出功
率与入射到太阳能电池表面的能量之比:
η=
pm
pin
ff uoc isc
pin
(3)
地面用太阳能电池的测试标准为:大气质量为am 1. 5 时
的光谱分布(具体规定可参见有关我国国家标准和国际标
准) ,入射的太阳辐照度为1 000 w/ m2 ,温度为25 ℃。在
此条件下太阳能电池的输出功率定义为太阳能电池的峰
瓦数,用符号表示为w p (peak watt) 。
太阳能电池的光电转换效率是衡量电池质量和技术
水平的重要参数,他与电池的结构、结特性、材料性质、工
作温度、放射性粒子辐射损伤和环境变化等有关。其中与
制造电池半导体材料禁带宽度的关系最为直接。首先,禁
带宽度直接影响最大光生电流即短路电流的大小。由于
太阳光中光子能量有大有小,只有那些能量比禁带宽度大
的光子才能在半导体中产生光生电子空穴对,从而形
成光生电流。所以,材料禁带宽度小,小于他的光子数量
就多,获得的短路电流就大;反之,禁带宽度大,大于他的
光子数量就少,获得的短路电流就小。但禁带宽度太小也
不合适,因为能量大于禁带宽度的光子在激发出电子- 空
穴对后剩余的能量转变为热能,从而降低了光子能量的利
用率。其次,禁带宽度又直接影响开路电压的大小。开路
电压的大小和p - n 结反向饱和电流的大小成反比。禁
带宽度越大,反向饱和电流越小,开路电压越高。
3 太阳能电池的伏安特性
图3 是p - n 结太阳能电池的示意图。他包含一个
形成于表面的浅p - n 结、一个条状及指状的正面欧姆接
触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正
面的抗反射层。
图3 硅p - n 结太阳能电池的示意图
当电池暴露于太阳光谱时,能量小于禁带宽度eg 的
光子对电池输出并无贡献。能量大于禁带宽度eg 的光子
才会对电池输出贡献能量eg , 大于eg 的能量则会以热的
形式消耗掉。因此,在太阳能电池的设计和制造过程中, 必
须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。
太阳能电池的能带、电路及等效电路如图4 所示。其
中, rl 为电池的外负载电阻。把太阳能电池接上负载, 负
载中便有电流流过, 该电流称为太阳能电池的工作电流,
也称负载电流或输出电流。负载两端的电压称为太阳能电
池的工作电压。
一个理想的太阳能电池,串联电阻rs 很小,而并联电
阻rsh 很大。由于rs 和rsh 是分别串联和并联在电路中的,
所以在进行理想的电路计算时,他们可以忽略不计。此时,
流过负载的电流为il 为:
il = i sc - i d (4)
采用单二极管模型,理想情况下太阳电池的电压- 电
流特性(伏- 安特性) 可以写为[ 4 ] :
164
微电子技术袁 镇等:太阳能电池的基本特性
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il = i sc - i0 equ/ a kt - 1 (5)
式(4) , (5) 中: id 为太阳电池的暗电流或漏电流,单位a ;
i0 为p - n 结的反向饱和暗电流,单位a ; q 为电子电荷,
单位c; k 为玻尔兹曼常数; t 为热力学温度, 单位k;
a 为常数因子(正偏电压大时a 值为1 ,正偏电压小时a
值为2) ; e 为自然对数的底。
图4 太阳能电池的能带图、电路及等效带路
研究表明,决定i0 大小的关键参数是半导体材料的
禁带宽度eg ,以下的经验公式给出了i0 的低限[5 ] :
i0 ≥1. 5 ×105exp ( - eg/ kt) (6)
在短路状态下,u = 0 ,由式(5) 可得到:
il = isc (7)
在开路状态下,且il = 0 时, 电压u 即为uoc , 用式(8)
表示:
uoc =
a k t
q
ln
isc
i0
+ 1 (8)
式(8) 是开路电压的表达式,表明要提高太阳电池的
开路电压,必须提高短路电流和反向饱和电流的比值。
根据式(5) 和式(8) 做图,可得到太阳能电池的伏- 安
关系曲线,如图5 所示。这个曲线,可简称为i - u 曲线。
图5 中,曲线1 ,是二极管的暗伏安关系曲线,即无光
照时太阳能电池的i - u 曲线;曲线2 ,是电池接受光照后
的i - u 曲线,他可由无光照时i - u 曲线向第4 象限位移
isc量得到。经过坐标变换,最后可得到常用的光照太阳
能电池的伏安特性曲线,如图6 所示。
太阳能电池的伏安特性曲线显示了通过太阳能电池
(组件) 传送的电流与电压在特定的太阳辐照度下的关系。
对于实际的太阳电池来说,必须考虑p - n 结的品质
和实际存在的串联电阻rs ,并联电阻r sh 。串联电阻包括
扩散层的薄层电阻、基区材料本身的电阻、电极与半导体
的接触电阻、电极的电阻等;并联电阻包括p - n 结的漏
电阻及电池边缘的漏电阻等,他是由硅片的边缘不清洁或
体内的缺陷引起的。因此考虑串并联电阻的影响后太阳
电池的伏- 安特性为:
il = isc - i0 eq(u+ il rs / nkt - 1 -
u + il rs
rsh
(9)
式中, n 称为p - n 结的品质因子。
图5 太阳能电池的 图6 常用的太阳能电池
伏安关系曲线伏安特性曲线
在一定的光照下,太阳电池产生一定的电流isc ,其中
一部分是流过p - n 结的暗电流,另一部分是供给负载的
电流。故可把光照p - n 结看作是一个恒流源与理想二
极管的并联组合,恒流源的电流就是最大的光生电流isc ,
流过理想二极管的电流即暗电流id , il 为流过负载电阻r
的电流。如图4 (c) 所示。
4 结 语
本文从太阳能电池的结构、工作原理出发,论述了表
征太阳能电池特性的短路电流、开路电压、填充因子和光
电转换效率等参数以及外界条件对他们的影响。对于了
解太阳能电池的基本特性有很大的帮助,同时,对太阳能
电池的设计和测试也有一定的指导作用。