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什么是太阳能电池的短路电流

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太阳能电池短路电流是太阳能电池两端电压为零时(即太阳能电池短路时)通过太阳能电池的电流,通常写为 ISC,短路电流显示在下面的 IV 曲线上。

什么是太阳能电池的短路电流(图1)

显示短路电流的太阳能电池的 IV 曲线。

短路电流是由于光生载流子的产生和聚集,对于理想的太阳能电池至多中等电阻损耗机制,短路电流和光生电流是相同的,因此短路电流是可以从太阳能电池汲取的最大电流。

短路电流取决于许多因素,如下所述:

在比较相同材料类型的太阳能电池时,最关键的材料参数是扩散长度和表面钝化。在具有完全钝化表面和均匀生成的电池中,短路电流密度方程可以近似为:

什么是太阳能电池的短路电流(图2)

其中 G 是生成率,L n和 L p分别是电子和空穴的扩散长度。尽管该方程做出了一些假设,但对于大多数太阳能电池中遇到的条件并不正确,但上述方程表明短路电流强烈依赖于生成速率和扩散长度。

短路电流 I SC是短路电流密度 J SC乘以电池面积:

什么是太阳能电池的短路电流(图3)

AM1.5 光谱下的硅太阳能电池的最大可能电流为 46 mA/cm 2。实验室设备测得的短路电流超过 42 mA/cm 2,商用太阳能电池的短路电流在约 28 mA/cm 2和 35 mA/cm 2 之间。

什么是太阳能电池的短路电流(图4)

在理想的器件中,带隙以上的每个光子都会在外部电路中提供一个电荷载流子,因此最高电流用于最低带隙。


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