4、太阳能电池的短路电流、量子效率及相关特性分析

太阳能电池的短路电流、量子效率及相关特性分析

1. 短路电流

太阳能电池在受到太阳光照射时，其产生的总短路电流是短路光谱密度电流的波长积分。因为太阳光谱包含各种波长的光，而单色光产生的光谱短路电流密度是波长的函数。短路电流密度的单位是 A/cm²。

当所有波长的光子通量乘以一个常数时，意味着辐照度乘以了相同常数，但光谱分布不变，此时总短路电流也会乘以该常数。这表明太阳能电池的短路电流密度与辐照度成正比。不过，该结论的前提是太阳能电池温度相同，且不处于高辐照度情况（如聚光光伏系统）。

为了计算短路电流的波长积分，PSpice 中有一个名为 sdt() 的函数可进行时间积分。由于这里用波长代替了时间，所以时间积分就相当于波长积分（结果需乘以 10⁶ 以修正单位）。

示例 2.2

考虑示例 2.1 中的硅太阳能电池，计算其短路电流密度。
根据示例 2.1 中定义的太阳能电池几何形状和参数值，通过 sdt() PSpice 函数进行积分，在代码中添加一行：

ejsc 207 200 value={1e6*sdt(v(205)+v(206))}

其中 v(207) 返回该太阳能电池的总短路电流值为 31.811 mA/cm²。图 2.8 展示了从 0.3 µm 到 1.2 µm 积分值的变化情况。我们关注的是对整个光谱所有波长积分得到的总短路电流密度，所以感兴趣的值是 1.2 µm 处的值。

需要注意的是，在 e - 器件 ejsc 中乘以积分值的常数 1×10⁶，是因为 PSpice 进行的