來自于日光的電能是真正綠色和廉價(jià)的能源，但是要基于光伏（PV）電池和存儲(chǔ)設(shè)備（例如電池）的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。PV或太陽(yáng)能電池在戶外照明領(lǐng)域，甚至在全家用和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛；它們可以采用與半導(dǎo)體器件制造相同的工藝進(jìn)行制作。太陽(yáng)能電池的功能非常簡(jiǎn)單：吸收太陽(yáng)光的光子并釋放出電子。當(dāng)在太陽(yáng)能電池上連接負(fù)載時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電流。

PV電池和材料的電氣特點(diǎn)分析要進(jìn)行多種電氣測(cè)量。這些測(cè)試工作可以在研發(fā)過程中在電池上進(jìn)行，也可以作為電池制造工藝的組成部分。這些測(cè)試包括電流與電壓關(guān)系（I-V）、電容與電壓關(guān)系（C-V）、電容與頻率關(guān)系（C-f）和脈沖I-V測(cè)試等。利用這些電氣測(cè)試結(jié)果可以提取出很多常用的參數(shù)，例如輸出電流、最大輸出功率、摻雜密度、轉(zhuǎn)換效率、電阻率和霍爾電壓。

PV電池采用各種吸光材料制作，包括結(jié)晶和非晶硅，碲化鎘（CdTe）和銅銦鎵硒化物（CIGS）材料制成的薄膜，以及有機(jī)/聚合物類的材料。

PV電池的等效電路模型（如圖1所示）能夠幫助我們深入了解這種器件的工作原理。理想PV電池的模型可以表示為一個(gè)感光電流源并聯(lián)一個(gè)二極管。光源中的光子被太陽(yáng)能電池材料吸收。假如光子的能量高于電池材料的能帶，那么電子就被激發(fā)到導(dǎo)帶中。假如將一個(gè)外部負(fù)載連接到PV電池的輸出端，那么就會(huì)出現(xiàn)電流。

PV電池/光子hυ/負(fù)載

圖1.由一個(gè)串聯(lián)電阻（RS）和一個(gè)分流電阻（rsh）和一個(gè)光驅(qū)電流源構(gòu)成的光伏電池等效電路。

由于電池襯底材料及其金屬導(dǎo)線和接觸點(diǎn)中存在材料缺陷和歐姆損耗，PV電池模型必須分別用串聯(lián)電阻（RS）和分流電阻（rsh）表示這些損耗。串聯(lián)電阻是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樗拗屏薖V電池的最大可用功率（PMAX）和短路電流（ISC）。

PV電池的串聯(lián)電阻（rs）與電池上的金屬觸點(diǎn)電阻、電池前表面的歐姆損耗、雜志濃度和結(jié)深有關(guān)。在理想情況下，串聯(lián)電阻應(yīng)該為零。分流電阻表示由于沿電池邊緣的表面漏流或晶格缺陷造成的損耗。在理想情況下，分流電阻應(yīng)該為無窮大。

要提取光伏電池的重要測(cè)試參數(shù)，要進(jìn)行各種電氣測(cè)量工作。這些測(cè)量通常包含直流電流和電壓、電容以及脈沖I-V。