太阳能电池基本参数的影响因素分析

1、太阳能电池基本参数的影响因素分析1.短路电流Isc2.开路电压Voc3.最大工作电压Vm4.最大工作电流Im5.填充系数FF6.转换效率7.串联电阻Rs8.并联电阻RshRshRshIDIsc+-vIRLRs第一、一个理想的光伏电池，因串联的Rs很小、并联电阻的Rsh很大，所以进行理想电路计算时，他们都可忽略不计。所以负载电流满足式(1)，I = IL-ID =IL-Isexp(qV/kT)-1 （1）短路电流Isc=ILIL光生电流；ID暗电流；IS 反响饱和电流；Rs串联电阻;Rsh并联电阻所以根据上式，就会得到右图。第二、但在实际过程中，就要将串联电阻和并联电阻考虑进去，Isc的方程如下

2、：当负载被短路时，V=0，并且此时流经二极管的暗电流ID非常小，可以忽略，上式可变为： 第三、由此可知，短路电流总小于光生电流IL且Isc的大小也与Rs和Rsh有关。1.短路电流Isc当V=0时，Isc=IL。IL为光生电流，正比于光伏电池的面积和入射光的辐照度。1cm2光伏电池的IL值均为1630mA。环境温度的升高，IL值也会略有上升，一般来讲温度每升高1，IL值上升78A2.开路电压Voc开路时，当I=0时，Voc=kT/qln(IL/IS+1) 太阳能电池的光伏电压与入射光辐照度的对数成正比，与环境温度成反比，与电池面积的大小无关。温度每上升1 ，UOC值约下降23mV。该值一般用高内

3、阻的直流毫伏计测量。 同时也与暗电流有关。而对太阳能电池而言，暗电流不仅仅包括反向饱和电流，还包括薄层漏电流和体漏电流。（由于杂质或缺陷引起的载流子的复合而产生的微小电流）漏电流：太阳能电池片可以分3层，即薄层（即N区），耗尽层（即PN结），体区（即P区），对电池片而言，始终是有一些有害的杂质和缺陷的，有些是材料本身就有的，也有的是工艺中形成的，这些有害的杂质和缺陷可以起到复合中心的作用，可以虏获空穴和电子，使它们复合，复合的过程始终伴随着载流子的定向移动，必然会有微小的电流产生，这些电流对测试所得的暗电流的值是有贡献的，由薄层贡献的部分称之为薄层漏电流，由体区贡献的部分称之为体漏电流。3.填

4、充系数FF FF是一个重要参数，反映太阳能电池的质量。太阳电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填充系数越大。反映到太阳电池的电流-电压特性曲线上是曲线接近正方形，此时太阳电池可以实现很高的转换效率4.转换效率根据上式可得： 填充系数越大，即转换效率越大。 因此，影响 的主要因素为串联电阻和并联电阻综上所述，影响Voc、Isc、Vm、Im、FF和的主要因素就是串联电阻和并联电阻。二、串联电阻Rs和并联电阻Rsh 1.串联电阻Rs 一般小于1，主要包括金属电极与半导体材料的接触电阻、半导体材料的体电阻和电极电阻三部分。2.并联电阻Rsh一般为几千欧姆，主要是电池边缘漏电、电池表面污浊或耗尽区内的复合

5、电流引起的，这几种电流构成了漏电流。而且并联电阻越大，漏电流也就越小。3.前段工艺对Rs和Rsh的影响3.1CVDP层： P层如果太厚，造成了P层对光的吸收增加，从而减少了i层对光的吸收，而且由于空穴的扩散速率较低，使得空穴的寿命降低；但是P层太薄，在界面层产生的电子-空穴对还没有扩散出去就会由于复合而消失，不利于载流子的收集，增加能量损失。Buffer层： 当缓冲层厚度较薄时，晶格失配问题得到初步改善，从而减少了载流子在界面的复合，因而随着沉积时间的增加，电池的开路电压增加，填充因子也得到较大的改善，电池效率增加。但是，随着沉积时间继续增长，由于没有掺硼，掺碳的缓冲层电阻升高，较厚的缓冲层虽

6、然解决了晶格失配的问题，但是高阻层成为主要矛盾，所以随着掺碳缓冲层厚度的继续增加，填充因子下降，电池性能变差。在其他条件不变的情况下，沉积时间越长，膜的厚度越大。i层：该层是产生光生载流子的主要区域，膜厚越薄，复合中心较少，则并联电阻越小，同时空间电荷区变窄，使得光生电流减小，效率降低；膜厚增加，虽然增加对光的吸收，但缺陷越多，复合中心也就越多，大大降低了载流子的寿命，从而使得电池效率降低，同时使得光致衰减更加严重。N层： 膜层太薄，在界面层产生的电子-空穴对还没有扩散出去就会由于复合而消失，增加能量损失 ；膜层过厚，虽然内建电场增加，但是方块电阻增加，即增加了Rs，同时，在总膜厚不变的情况下

7、，增加了N层厚度，i层的厚度也就相对减少，不利于光生载流子的产生，使得电池效率降低。3.2.PVD主要考量的是薄层电阻，即方块电阻，它是太阳能电池串联电阻的一个组成部分。它的大小主要跟膜厚成反比，但是膜厚不能无限地增大，还要考虑其他因素的影响。ZnO为了减少接触电阻，背电极与n层之间必须形成良好的欧姆接触，尽量减少对载流子的阻挡作用，这就要求ZnO的电阻要尽可能地小。根据方块电阻的定义，增加膜厚，可以降低电阻，但是ZnO薄膜是太厚会影响到透过率，因此在特定的膜厚条件下，会有电阻和透过率的最佳值。从该图可以看出，在衬底温度达到某个值时，电阻值最小，透过率也较大。同时，在n层和金属Ag之间加入Zn

8、O，会阻止Ag向n层扩散，阻止Ag的漏电，增加电池的并联电阻，从而增加电池效率。Ag根据实际分析，发现ZnO、Ag和Ti是并联在一起的，所以他们的电阻由最小的电阻决定，而Ag的电阻最小，降低方块电阻的关键就是降低Ag的电阻。根据上述分析，降低电阻，就要增加膜厚。可是增加膜厚就会增加成本，并且当膜厚增大到一定值后，它的电阻就不会降低的很多，这一点由Ag材料本身的性能决定。3.3.Laser线宽：划线宽度越宽，死区增大，导致电池的有效面积越小，使得Ioc减少；划线宽度越窄，电阻增大，同时线条的完整性就受到影响，对设备的要求也极高。划线深度P1：如果太浅，就代表有TCO残留在glass 上，电流就会

9、直接从TCO薄膜流过，将 电池短路，这样就将少了串联电池的个数，从而减少电池效率；如果太深，理论上无影响。P2:如果太深，切到TCO薄膜，使得TCO薄膜变薄，从而增大了导电极的电阻，也就增加了Rs，Isc也随之减少；如果切得较浅，即没有将a-Si切断，仍有a-Si残留在TCO膜层上，就会增加TCO与金属层的接触阻抗，也就是增加了Rs。P3:如果切到TCO薄膜，增加了Rs；如果切到玻璃，就减少了串联电池的个数，从而减少了电池的效率；如果没有将a-Si切割完全，增加漏电流，减少了并联电阻，短路电流减少。P4：如果切割不完全，则增加漏电流，减少并联电阻，导致Ioc减少，效率降低；如果切割深度过深，导

10、致玻璃漏在表面，应该对效率无影响。附录资料：不需要的可以自行删除电气设备系统布线规范1目的和分类 1.1 合适的布线（包括线缆选择与布敷、屏蔽连接与工艺）可以有效地减少外部环境对信号的干扰以及各种线缆之间的相互干扰，提高设备运行的可靠性。同时，也便于查找故障原因和维护工作，提高产品的可用性。 1.2线缆大致分成以下几种类型： A类：敏感信号线缆 B类：低压信号线缆 D类：辅助电路配电电缆 E类：主电路配电电缆 1.3 A类 指各种串行通信（如以太网、RS485等）电缆、数据传输总线、ATC天线和通信电缆，无线电、以及各类毫伏级（如热电偶、应变信号等）信号线。 1.4 B类 指5V、15V、24

11、V、010mA、420mA等低压信号线（如各种传感器信号、同步电压等）以及广播音频、对讲音频电缆。 1.5 D类 指220/400V、连接各种辅助电机、辅助逆变器的电缆。 1.6 E类 指额定电压3kV（最大3600V）以下，500V以上的电力电缆。1.7 这4类信号中，就易被干扰而言，按AE的顺序排列，A类线最易被干扰；就发射的电磁骚扰而言，按EA的顺序排列，E类发射的骚扰最强。 2线缆选择的基本原则 2.1 应选择阻燃、无卤（或低卤）、无毒的绝缘线缆，线缆应具备良好的拉伸强度、耐磨损性和柔软性，以适应振动冲击的环境。 2.2 根据信号的电压等级、额定电流、预期短路电流、频率、环境条件、电磁

12、兼容性要求及预期寿命来选择电缆的型号和规格。线缆应符合TB/T 1484的要求。 2.3 配电电缆截面积按发热条件选择，负载电流必须小于允许载流量（安全载流量）。 2.4 电缆以线芯长期允许工作温度分成：A组（不超过100）和B组（不超过125）。 2.5 交流系统中，电缆的额定电压至少应等于系统的标称电压；直流系统中，该系统的标称电压应不大于该电缆额定电压的1.5倍。 2.6 T同轴电缆的抗干扰性能较好，传输距离长，可用作视频、射频信号的电缆。2.7 铜母线一般应根据GB 5584.2及GB5585.2，选择采用TBY、TBR型扁铜线及TMY、TMR型铜母线。 2.8 对于A类和B类应采用双

13、绞屏蔽电缆，A类中的通信线必要时可采用光纤。 2.9 T配电电缆宜用屏蔽电缆，以防止对外部的辐射干扰。 3布线的基本要求 3.1 电气设备的布线应符合设计规定的电路图及装置布线图要求。 4电子装置的布线 4.1 布线原则 4.1.1机车电子装置内两接线端子间电线不允许剪接。 4.1.2导线穿过金属板（管）孔时，应在板（管）孔上装有绝缘护套（出线环或出线套）。 4.1.3导线弯曲时，过渡半径应为导线直径的3倍以上，导线束弯曲时也应符合该要求，并圆滑过渡。 4.1.4电线和各接线端子、电气设备及插头插座连接时，要留一定的弧度，以利于解连和重新连接。 4.1.5 导线连接原则上应通过接头，视具体情况

14、采用压接、焊接、插接、绕接等方式。 4.1.6除绕接线外，每根导线两端必须有清晰牢固的线号，线号套管在导线上不易移动，视看方便，至少要保持一个大修期。 4.1.7电线槽安装应牢固，导线要用扎线带、线卡等以适当间隔可靠固定，防止振动造成损伤。 4.1.8电线电缆出入线槽、线管时必须加以保护，管口应加绝缘套（有油处应耐油）或用绝缘物包扎。 4.1.9对外有一定干扰或自身需防止干扰的信号，在对外布线及装置内部布线时需采用屏蔽线，屏蔽层应接至机箱外部的专用接地母排或通过连接器外壳接至机箱箱体上。 4.1.10 T插体箱内部各电路板间的连接宜采用绕接或插接布线。在布线密度过高时宜采用背板工艺方式。 4.

15、1.11所有绕接布线起码应符合IEC 60352-1规定的改进型。同一位置不能既有焊接又有绕 接。绕接线应适合于选定的绕接工序，且至少应紧绕3匝以上。 4.1.12设计绕接布线时应考虑同一针上最多绕接3根导线。 4.1.13在插件箱布线时，对A、B、C三类信号要分区走线，尽量减少C类对A、B类的干扰。C类中的电源线宜用双绞线插接布线，脉冲信号线应用双绞线绕接。A类应用双绞线最后绕接并避开C类导线。 4.1.14多芯电缆应留有10%或至少2根备用绝缘线芯。连接器中应留有相应数量的备用接点。 4.1.15 T蓄电池供电电缆的分支应尽可能地靠近蓄电池。 4.2电子装置中使用的接头应符合TB/T 15

16、07-93中第7章的要求。插头及插座应符合TB/T15082005中5.6条的规定。 4.3 线槽的出口边缘必须光滑，不得有尖角和毛刺。 4.4电线绑扎及固定 4.4.1在金属扎线杆、板的所有长度上，应用绝缘带半叠绕一层后再扎线。叠绕方向由下至上（水平方向叠绕除外）。 4.4.2电子装置中的电线和线束，在扎线杆、板端部、分岔线束根部及线束拐弯处均应有束带紧固。其它区段视情况可以连续包扎，也可以分段绑扎，但分段间隔不超过200mm。 4.4.3 线卡或绑扎带应有足够的电气强度和机械强度。 4.4.4 T电源滤波器的进线宜单独走线，不宜与出线绑扎在一束中。 4.5线号 4.5.1 线号标记可采用下

17、列形式之一： 线号的数字； 连接处的电气设备项目代号与端子代号的组合。 4.5.2 线号的标注为机械制图标注法，具体见TB/T 15082005第5.4.8款。 4.5.3 线号应固定在线适当位置，不得因振动而丢失。 5E类、D类的布线 5.1安全措施 5.1.1 电气设备外壳必须有良好的接地。 5.1.2 电气设备应具有GB 4208规定的IP 32级以上的防护等级。 5.1.3 带有插座输出的电路应有防止相关人员接近的安全保护措施。 5.1.4 对有大电容器的设备必须有在电容放完电后才允许接近的措施。 5.2铜母线及其连接 5.2.1 母线落料、钻孔和冲孔后，应去毛刺。 5.2.2铜母线、

18、扁铜线平弯时，弯曲内半径不小于窄边宽度；扁弯时弯曲内半径不小于母线宽边宽度。 5.2.3 母线焊接处的焊缝必须牢固、均匀、无虚焊、裂纹、气泡和夹渣等现象。 5.2.4 母线应平整、调直，表面不得有高于1mm的折皱。母线弯制后不应有裂纹或裂口。 5.2.5母线和母线连接处，母线与电器端子连接处的连接长度不小于铜排的宽度，并应采用镀（搪）锡、镀银等防电化腐蚀措施。对铜母线的其余部分可以采用镀（搪）锡、刷油漆、包扎绝缘等防护措施。 5.2.6 母线和母线、母线和电器端子连接处应平整、密贴。必要时可采用接合电阻等方法检查。 5.2.7 母线和母线间的电气间隙和爬电距离应符合TB/T 1508的规定。

19、5.2.8 连接应做到安全和接触可靠，在容易接触到雾滴的连接处，要有可靠的防水措施。 5.3 电线电缆的弯曲半径应满足以下要求且应圆滑过渡： 当电缆直径小于或等于10mm时，不小于电缆外径的2倍； 当电缆直径大于10mm而小于20mm时，不小于电缆外径的4倍； 当电缆直径大于20mm时，不小于电缆外径的6倍。 5.4 电缆接头应按照TB/T 1507中7.17.4条的规定，根据电缆的截面选用。 5.5布线原则 5.5.1 E类电缆应远离A、B类电缆至少0.5m，离C类电缆0.4m，离D类电缆0.3m。各类电缆应分束、分槽布线。 5.5.2 T如果不同类的电缆发生交叉，电缆与电缆之间宜成直角。

20、5.5.3应注意使电缆尽量远离发热器件。 发热温度在100以内的发热器件，电线与之距离需20mm； 发热温度在100300的发热器件，电线与之距离需30mm； 发热在300以上，如无隔热、防火措施者，电线与之距离需80mm；如有隔热、防火措施，则以实际可能的温度考虑。达不到此距离时，允许穿瓷套来解决。 5.5.4电缆可以采用线槽、线管，也可以裸露布线。线槽管的端部以及电线引出口不得浸漏油、水。裸露布置的电线必须充分注意不得浸入油、水。 5.5.5 电缆布线经过设备柜体上金属隔板的孔应不影响柜体的强度。 5.5.6 穿入线管的高压电缆，外径面积之和不应超过线管内孔截面积的60%（一根电线的可以例

21、外） 5.5.7 高压电缆两端接线应采用接头压接（与接插件相连者除外），符合TB/T 1507中7.5条的规定。 5.5.8 T干线与支线连接宜采用接线座，4mm2以下电线电缆可采用焊接形式。 5.5.9 每个螺栓接线座（端子）上接线数： 用于供电连接时，不应超过2根； 用于控制和接地连接时，不应超过4根。 5.5.10导体标称截面积16mm2的单芯或多芯电缆敷设在机车车辆上时，备用长度不宜太长，但在每一端留有的备用长度应允许进行至少3次的重新端接。 5.6布线工艺 5.6.1 两接线端子间电缆不允许剪接，电缆应在接线端子或电器接线处连接。 5.6.2 与接线端子相连的电线电缆，剥线长度按TB

22、/T 15071993的规定，剥线时线芯不应有损伤、断股现象。 5.6.3 电线管、槽安装应牢固、电缆要用扎线带、线卡等以适当间隔可靠固定，防止振动造成损伤。 5.6.4电线电缆出入线槽、线管及穿过金属隔板的孔、口时，必须加以防护。所有各孔、管口应加绝缘套（有油处应耐油）或用绝缘物包扎。 5.6.5在金属扎线杆的所有长度上，应用塑料带或绝缘带叠绕，叠绕方向应由下至上（水平方向叠绕除外） 5.6.6 电缆绑扎应紧固整齐、横平竖直、外形美观。 5.6.7电缆束中，各电缆应平整，电缆（束）在扎线杆（板）端部、分岔电缆束根部、电缆束拐弯处均应有束带紧固。其它区段可用束带进行连续或分段绑扎，但分段间隔不

23、超过200mm。 5.6.8电缆与接线端采用螺纹式接线座连接时，接线柱对电线电缆的最低保持力应符合工艺文件的规定。 5.7线号标记 5.7.1每根电缆两端必须有牢固的线号，每个插头、座，每个接线座（端子）上或安装装置处必须有清晰牢固的代号标记；铜母线要打钢印号码。导线标记至少要保持一个大修期。 5.7.2线号套管或线号标牌在电缆上应不易移动、视看方便，线号标注方法为机械制图标注法，详见TB/T 15082005第5.4.8款。 6A、B类的布线 6.1 A、B类布线除下面特殊要求外，其余可参照第4章电子装置的布线。 6.2 A类中通信线的选择 6.2.1各种专用于通信的通信线，如总线RS485

24、、RS422、CAN 、RS232C等，应符合TB/T 1484.3通信网络用电缆的规定。 20.75mm2双绞屏蔽电缆（带护套） 120.5mm210.5mm2三芯屏蔽电缆（带护套） 其它通信线可根据频率来选择各种双绞屏蔽电缆或同轴电缆。 6.2布线原则 6.2.1 A、B类电缆至少离C类0.1m、离D类0.2m、离E类0.5m。对于个别确有困难达到上述要求时，必须用普列卡钢质软管、金属管、线槽或其它措施加强屏蔽，隔离体要单独接地，接地线长度应小于1m。 6.2.2 T如果不同类的电缆发生交叉，电缆与电缆之间宜成直角。 6.2.3 A类线应尽量布置在单独的线槽或钢管内，它不得与60V以上的控

25、制线敷设在同一管道内，钢管两端应接地。 6.2.4 通信线的弯曲半径不得小于5倍电缆外径。 6.2.5 通信线应采用压接工艺通过插头插座连接。 6.2.6在两个插头（座）之间通信线必须连续，禁止任何中间的连接，以减少通信信号的损失。 6.2.7 通信线的最末两端应接端接器，其阻值必须与通信线的特性阻抗匹配。 6.4 WTB列车总线 6.3光纤布线 6.3.1光缆布放前，其两端应贴有标签，标明起始和终端位置，标签应书写清晰、端正和正确。 6.3.2布放光缆应平直，不得产生扭绞、打圈现象，不应受到外力挤压和损伤。布放中应手持电缆以免光纤受力。 6.3.3 光纤弯曲半径不小于100mm。 6.3.4

26、 光纤的长度是预估的，对于长了的光纤，可在适当地方束起来，但要注意弯曲半径。 6.3.5光纤的插头及星耦器，插件上的插座都有保护盖，以防光路污染。连接时应取下保护盖，并保存好保护盖，以便以后拆卸时仍可以保护。 技术要求（一）、操作面板1、操作面板的位置要合适，便于操作及操作者观察设备运行情况。2、指示灯要求设置齐全，不同功能的指示灯，使用不同颜色。具体要求为：电源指示灯绿色，状态灯黄色，故障灯红色。3、按钮开关设置齐全，能够独立运行的部件，都应有相应的手动操作按钮。4、急停按钮采用红色蘑菇头自锁按钮，连接常闭点。5、操作面板上的指示灯、按钮开关等，要有明确的名称指示标牌,并要可靠固定。标牌采用

27、金属刻字标牌。6、设备自动运行时，在任何位置，按停止键设备停止后，都能用手动操作恢复到初始状态，并继续自动运行。7、设备急停后，必须进行复位，才能进行手动操作；恢复到原位后，工作设备才可以再次自动运行。8、操作面板打开时，应有防止操作面板打开过位、脱落的保护装置；操作面板的电线引线要可靠固定，并在打开过程中移动部位留有一定长度的余量。9、操作台箱体结构、元件布置结构应便于维修及部件更换。10、可移动式操作台必须单独内置或外置软地线。11、对灰尘、水气、油污比较大的环境，操作台箱体要有良好的密封设施。（二）、控制柜1、控制柜要有标牌，标明设备型号、电气容量等技术参数。2、控制柜应有电源总开关，电

28、源总开关操作手柄应设置在控制柜两端外侧。3、控制柜应装射照明灯。4、控制柜应有插座，2线，3线220V、5A以上的电源插座各一组。5、控制柜的各个元件应有永久性标牌，并应与图纸的名称一致。标牌位置不能贴在元件上，应就近合理布置。6、控制柜元件布置位置应预留10%以上位置。7、接线端子板的同一端子位置，最多接3根电线。8、接线端子板要预留10%以上备用端子。9、导线接点要压接专用接线端子，不得直接和端子板或元件连接。10、备用线应预留10%以上，并标有备用线号。11、控制柜元件固定方式要合理，便于拆装；不允许采用螺丝、螺母穿孔固定方式。12、电气配线应有标号，并与图纸一致。标号要求为打印方式，长期使用不脱色，并能防水、防油。另外，同一电线两端的标号必须相同，接到同一端子上的电线的标号相同。13、控制柜的铁板厚度要保证强度,根据控制柜的大小,厚度要求不同。但一般铁板厚度要大于1.0-1.2mm。14、控制柜的颜色为兰色或深灰色。15、移动、运转装置的急停、安全装置等互锁信号，要求必须有继电器等硬件触点互锁，不能只有软件（PLC程序等）互锁。16、