温度对太阳电池的影响

太阳电池的开路电压(Voc)随着电池温度的升高会降低。这一事实可以视为热力学第二定律作用的结果，即具有有限温度的转换器/散热器作为热源时，其能量转换效率是有限的。另外，这一事实还可以说明二极管暗电流随着温度的升高而增加，它是同等极限的另一方面。无论如何，在设计聚光光伏系统时，必须考虑电池的散热问题。

光通量一定时，随着Voc的下降，整个电池的效率随材料温度的升高几乎呈直线下降［1］。

图7.1［2］给出了不同辐照度下、商品化的常规晶硅电池的Voc与温度的关系曲线。两者之间的关系主要取决于晶硅电池的加工过程和主体寿命。无论是在什么情况下，也不管是什么种类的半导体，加工过程和主体寿命对整个电池的影响始终存在。

电池的填充因子(FF)随着温度的升高也是降低的。测得的GaAs太阳电池的填充因子与温度的关系曲线示于图7.2中。

值得注意的是，电池表面的温度通常并不均匀。电池的前结所处的情况比较特殊，这是因为它距离散热器最远。高能光子在距离电池前表面几微米处就被吸收，但高能光子携带大量比带隙高许多的额外能量，在晶格内以热量的形式扩散，因此由简单的均匀温度模型可以预测p-n结区的温度会较高，这将会降低电池的电压。

图7.1　不同光照下，晶硅电池的开路电压与电池温度的关系(来自文献［2］)

图7.2　GaAs太阳电池的填充因子FF与温度的关系［3］

虚线代表的是非均匀光照的影响

然而，电池的温度系数随着聚光比的增大稍有下降，因此温度对电池的不利影响就会降低。例如，Amonix公司生产的高倍聚光硅太阳电池在一个太阳下的开路电压温度系数为－1.78 mV/℃，而在250倍聚光下该系数约为－1.37 mV/℃［5］。而对于GaAs电池而言，这个值将由一个太阳下的－2.4 mV/℃下降到250倍聚光下的－1.12 mV/℃［4］。