双十科技太阳电池的工作原理
    太阳电池组件的核心部分为太阳电池。太阳电池是一种将光能直接转化成电
能的半导体器件，是由半导体的P-N结组成的.在没有光照的情况下，单片太阳电
池的电性能等效于二极管;在光照情况下，由于光生伏特效应，单片太阳电池产
生电势差，可以对外输出电能。
1 .N型半导体
    当纯净硅掺入少量的V族元素磷(或砷、锑等)时，由于磷(或砷、锑等)有
5个价电子，硅有4个价电子，磷(或砷、锑等)在与周围的硅原子形成完整的共
价键时，会多出1个价电子。这个多余的价电子极易挣脱磷原子的束缚变为自由电
子，形成电子占主导的导电半导体，也称为N型半导体[111.
2.P型半导体
    当纯净硅掺入少量的m族元素硼(或稼、锢等)时，由于硼(或稼、锢等)
有3个价电子，硅有4个价电子，硼(或稼、锢等)在与周围的硅原子形成完整的
共价键时，会缺少1个价电子。这样，大量的共价键上就会出现大量的空穴，形成
空穴占主导的导电半导体，也称为P型半导体。
    将P型半导体(掺硼)和N型半导体(掺磷)紧密地结合在一起，两种导电类
型不同的半导体之间就会形成一个过渡区域，也就是P-N结。在P-N结的两侧，P
区内的空穴比电子多，N区内的电子比空穴多。两侧存在电子和空穴浓度不均匀的
现象，造成了高浓度载流子向低浓度载流子的扩散运动。
    多数载流子的扩散运动形成内建电场。在电场力的作用下，正电荷顺着电场
的方向运动，负电荷逆着电场的方向运动。P-N结两侧的P区和N区存在一个电势
差，称为势垒，其大小表示为
    当太阳光照射到半导体的表面时，如果某些光子的能量大于等于半导体本身
的禁带宽度，就可以使电子摆脱原子核的束缚，从而在半导体的内部产生电子一空
穴对。这种现象就是内光电效应.发生内光电效应的实质是吸收光子的能量大于
等于半导体材料本身的禁带宽度，即
电子一空穴对，其中9为截止波长。P-N结的两侧出现了正电荷和负电荷的累积，
形成与内建电场相反的光生电场。光生电场除了可以抵消内建电场，还会使P型半
导体带正电，N型半导体带负电，产生光生电动势，即光生伏特效应。光电转换的
                            物理过程如下:
    (1)单片太阳电池吸收光子，使P-N结的两侧产生电子一空穴对，如图2-1
(a)所示。
    (2)在P-N结的两侧距离P-N结一个扩散长度以内所产生的电子和空穴，通
过扩散的形式到达空间电荷区，如图2-1(b)所示。
    (3)电子一空穴对被电场分离，P区的电子从高电位移向N区，N区的空穴从
低电位移向P区，如图2-1(c)所示.
  (4)在P-N结开路的情况下，由于在P-N结的两侧累积了电子和空穴，就会产生
开路电压voce
  1(d)所示。
一旦把负载连接到太阳电池上，电路中就会有电流流过，如图2-
若太阳电池两端短路，贝。电流达至。最大，称为短路电流ISc
目U，典型的昂体砖
型，从而形成N+/
太阳电池是以P型半导体作为基体材料的，上面一层为N+
P型的结构。从太阳电池顶区引出的电极是上电极，从下层
      引出的电极为下电极。
2.1.2太阳电池组件的伏安特性
    单片太阳电池的电流和电压一般满足不了应用需求，因而需要把单片太阳电
池串联或并联在一起，并封装保护，形成太阳电池组件。根据2.1.，节太阳电池的
工作原理，可建立电路模型有效模拟太阳电池与太阳电池组件的输出电性能[3]，以
满足光伏系统的设计需要。现有的描述太阳电池与太阳电池组件的等效电路模型
通常有两种:单二极管模型和双二极管模型。
1.单二极管模型
    理想的太阳电池等效模型是并联一个二极管的电流源[a].其中，基于三参数的
单二极管模型如图2-2所示。
理想的单二极管模型结构简单，参数较少。在复杂情况下，该模型无法体现太阳
电池的输出持性。在实际的生产中，由于太阳电池生产商所采用工艺的局限性，
即使是同一批生产出来的单片太阳电池，其伏安特性曲线也会有所差异。为了更
精确地表示单片太阳电池的特性，在理想的单二极管模型基础上，引入串联电阻
和并联电阻，等效电路主要由一个光生电流源、一个并联二极管、一个串联电阻
和一个并联电阻构成。基于五参数的单二极管模型如图2-3所示。并联电阻在该模
型中用RSH表示，体现太阳电池正反向漏电流特性;用RS表示太阳电池串联电
阻，体现太阳电池内部的电压损失。通常，RSH值越大越好，RS值越小越好。
极管理想因子)，因此常被称为五参数模型[s]。这种模型不仅适合模拟单片太阳电
池，也适用于由多片太阳电池组成的组件和方阵。在不同的气象条件下，该模型
                      可输出较准确的太阳电池参数。
2.双二极管模型
    为了更准确地模拟低辐照度下太阳电池的特性，引入双二极管模型。双二极
管模型中太阳电池的等效电路主要由光生电流源、两个二极管、串联电阻和并联
电阻组成。基于七参数的双二极管模型如图2-4所示。