電池具有最大輸出功率時的電流和電壓的乘積與短路電流和開路電壓乘積的比值稱為填充因子。
基本介紹
- 中文名：填充因子
- 外文名：Fill Factor
- 作用：評價太陽電池質量
- 影響因素：日照強度、入射光波長
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圖解填充因子概念
從上圖可以看出，短路光電流是I–V曲線在縱坐標軸上的截距，而開路光電壓則為曲線在橫坐標軸上的截距。短路電流是電池所能產生的最大電流，對應的負載電阻為零，此時電池的輸出電壓為零。開路電壓是電池所能產生的最大電壓，對應的負載電阻為無窮大，此時電池的輸出電流為零。曲線上的標註點(x)對應的電流和電壓為最大輸出功率時的電流和電壓，該點所對應的矩形面積就是最大輸出功率。具有短路電流和開路電壓的那一點（實際上沒有這一點）所對應的矩形面積，是電池在理論上所能產生的最大功率。
標註點所對應的面積（電池所能輸出的最大功率）與最大面積（理論功率）之比即為填充因子。
很顯然，填充因子是影響電池輸出性能的一個重要參數，在開路電壓和短路電流一定時，電池的轉化效率就取決於填充因子，填充因子大的能量轉化效率就高。短路電流和開路電壓是電池最重要的兩個參數，較高的短路電流和開路電壓是產生較高能量轉化效率的基礎。
填充因子（FF）是太陽能電池I-V特性曲線內所含最大功率面積與開路短路相應的矩形面積(理想形狀)比較的量度。很清楚，FF應儘可能接近於1(即100%)，但指數函式的p-n結特性會阻止它達到1 。填充因子越大，太陽能電池的質量越高。FF的典型值通常處於60~85%，並由太陽能電池的材料和器件結構決定。
影響因素
填充因子是指太陽電池最大功率與開路電壓與短路電流乘積的比值，是評價太陽電池輸出特性的一個重要參數。它的值越高，表明太陽電池的輸出特性越趨近於矩形，光電轉換效率越高。
影響填充因子的因素有：短路電流；開路電流；串聯電阻；並聯電阻；溫度；光譜強度。
填充因子主要依賴於太陽能電池本身的材料特性,對採用的光源依賴性不強。
目前的研究已證實，影響太陽電池輸出特性的內部因素中，串、並聯電阻對填充因子的影響最大:串聯電阻越大，並聯電阻越小，填充因子則隨之變小。
日照強度對填充因子的影響
而外部因素中對太陽電池輸出特性影響最天的莫過於日照強度。填充因子隨日照強度的變化 目前還未有清晰的表述。另外，在工程實際中，已經注意到日照強度對太陽電池輸出特性的影響:短路電流和最大功率點電流是跟日照強度成正比，開路電壓和最大功率點電壓則跟日照強度的自然對數成正比。
入射光波長對負載和填充因子的影響
上是填充因子與入射光波長的關係曲線圖。隨入射光波長增大，填充因子先增大後減小，然後再增大。由於365 nm的入射光不在矽太陽能電池的光譜回響範圍內，所以入射光波長365 nm時，填充因子較小。太陽能電池表面塗有藍色的氮化矽膜對波長為436 nm的藍光反射作用較強導致在入射光為436 nm時太陽能電池的填充因子較小。
總體上，隨入射光波長的增大，光子能量利用率逐漸提高，填充因子也逐漸增大。
