测试理想因子

理想因子从 dark-IV、Suns-Voc 以及有时Light-IV 曲线的斜率中得出。

黑暗中的基本电池方程为：

$$I=I_{0}\left(\exp \left(\frac{q V}{n k T}\right)-1\right)$$

其中 I 是通过二极管的电流，V 是二极管两端的电压，I0 是暗饱和电流，n 是理想因子，T 是开尔文温度。 q 和 k 都是常数。对于 V > 50 - 100 mV，-1 项可以忽略，因此上述方程简化为：

$$I=I_{0} \exp \left(\frac{q V}{n k T}\right)$$

对方程两边取对数可得：

$$\ln (I)=\ln\left(I_{0}\right)+\left(\frac{q V}{n k T}\right) V$$

当绘制电流与电压的自然对数时，斜率给出 q/nkT，截距给出 ln(I0)。在实际电池中，理想因子取决于电池两端的电压。理想因子可以绘制为电压的函数，也可以作为单个值给出。由于理想因子随电压变化，如果以单个值给出，则还需要给出电压范围。

理想因子之间的偏差表明要么存在不寻常的重组机制正在发生，要么重组的幅度正在变化。因此，理想因子是检查器件中重组的有力工具。 I0 的测量仅在理想因子稳定时才有效。

测量理想因子时存在几个实际问题：

  • 在低电压下，分流电阻 (Rshunt) 主导器件的性能并产生极大的峰值。在实践中通常不可能纠正 Rshunt 的影响。
  • 在暗 IV 曲线中的高电压下，串联电阻占主导地位，这会导致高电压下理想因子曲线出现极大峰值。这可以通过使用 Suns-Voc 曲线来缓解，如前所述，该曲线给出的曲线与 dark-IV 相同，但没有串联电阻的影响。
  • 理想因子来自信号的微分，因此很容易产生干扰。干扰问题在 Suns-Voc 测量中尤其严重。为了减少微分，通常将斜率视为多个点的拟合。
  • 温度的影响是一个问题，尤其是在测量过程中温度发生变化时。

下面的理想因子动画图显示了对暗 IV 曲线的影响。没有电阻效应的曲线非常简单，在低电压下，理想因子为2，在高电压下，理想因子为1。一旦包含电阻效应，曲线就会变得相当复杂。 Rshunt 在低电压下占主导地位意味着理想因子在低电压下无效。

X
1e-141e-08
X
1e-121e-06
X
03
X
1e31e8

存在和不存在寄生电阻影响的情况下，根据暗 IV 曲线确定的局部理想因子。

刻槽埋栅电池暗 IV 测量，和提取的局部理想因子拟合。不同的曲线是由于到电池边缘的距离不同而产生的。提取的理想因子表明，异常的 IV 曲线是由于边缘复合造成的（图片重画自McIntosh 1）。