IV曲线

太阳能电池的 IV 曲线是太阳能电池二极管在黑暗中的 IV 曲线与光生电流的叠加。1 光具有将 IV 曲线向下移动到可以提取二极管功率的第四象限的效果。用光照射电池会增加二极管中的正常“暗”电流，因此二极管定律变为：

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

其中 I_L = 光生电流。

短路时p-n 结处电子和空穴的理想流动。少数载流子不能穿过半导体-金属边界，并且为了防止复合，如果它们要对电流做出贡献，则必须由结把它们收集起来。

光对 p 侧结电流-电压特性的影响。

第一象限 IV 曲线的方程为：

上式中的-1项通常可以忽略。除低于 100 mV 的电压外，指数项通常为 >> 1。此外，在低电压下，光生电流 I_L 主导 I₀ (...) 项，因此在照明下不需要 -1 项。

绘制上述方程可得到下面的 IV 曲线，曲线上的相关点已被标记，并在接下来的几页中进行更详细的讨论。功率曲线有一个最大值，表示为 P_MP，此时太阳能电池应运行以提供最大功率输出。它也表示为 P_MAX 或最大功率点 (MPP)，出现在电压 V_MP 和电流 I_MP 时。

以下几页将讨论用于表征太阳能电池的几个重要参数。短路电流 (I_SC)、开路电压 (V_OC)、填充因子 (FF) 和效率都是根据 IV 曲线确定的参数。

重新排列上面的方程给出以电流表示的电压：

$$ V = \frac{n k T}{q} ln \left(\frac{I_L – I}{I_0}\right) $$

当 I > I_L 时，ln( ) 中的数字为负且未定义。那么现实中会发生什么呢？太阳能电池进入反向偏压（负电压），太阳能电池中的非理想因素限制了电压，或者电源限制了电压。无论哪种情况，太阳能电池都会消耗功率。如果供应没有限制，那么接近理想状态（反向偏压非常高的 R_SHUNT）的太阳能电池几乎会立即被损坏。其他电池会因加热而被破坏。组件章节中介绍了反向偏压下太阳能电池的功耗问题，特别是旁路二极管的使用。

• 1. F. A. Lindholm, Fossum, J. G., and Burgess, E. L., “Application of the superposition principle to solar-cell analysis”, IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 26, pp. 165–171, 1979.