光伏电池的原理及发展现状

图 3（a）中，给出了 3 条不同阻值 RL1， R*L， RL2的电阻负载伏安特性（RL1＜ R*L ＜ RL2）， 其与光伏电池伏安特性的 3个交点 A， M， B 则为对应的 3 个实际工作点， 只有当负载电阻 RL= R*L 时光伏电池才运行在最大功率点 M， 输出最大功率 Pmax（UpmaxIpmax）。事实上，光伏电池的短路电流与辐照度成正比， 开路电压与温度成反比，辐照度增加、 温度降低将使其最大功率增加，故随着天气（辐照度、温度）变化， 应实时调整负载的伏安特性使其相交于光伏电池伏安特性的最大功率输出点处，以实现 "最大功率点跟踪（MPPT）" 。自 1954 年实用光伏电池问世至今，晶体硅光伏电池占了光伏电池总产量的 80% 以上， 广泛应用的单晶硅光伏电池光电转换效率已接近 25%;多晶硅光伏电池的光电转换效率虽较低， 但其材料成本较低， 可望成为主导产品之一。随着光伏产业的迅猛发展， 具有半导体材料消耗少、易批量生产、 低成本、 对弱光转化率高、 易实现光伏建筑一体化等优势的薄膜光伏电池成为第二代光伏电池研发的重点， 其中， 1976 年问世的非晶硅薄膜光伏电池实验室效率已达 12． 8%;20 世纪 80 年代兴起的铜铟硒（CIS） 多晶薄膜光伏电池实验室效率已接近 20%。进入 21 世纪， 以提高光电转换效率、 降低成本为目标的第三代光伏电池，如叠层、 玻璃窗式、 纳米光伏电池等研究方兴未艾。