太陽能電池的電路及等效電路如下圖所示。其中，r1為電池的外負載電阻。當rl=o時，所測的電流為電池的短路電流。所謂短路電流isc，就是將太陽能電池置于標準光源的照射下，在輸出端短路時，流過太陽能電池兩端的電流。測量短路電流的方法，是用內阻小于1q的電流表接在太陽能電池的兩端。isc值與太陽能電池的面積大小有關，面積越大，isc值越大。一般來說，l平方厘米硅太陽能電池的isc值約16～30ma。同一塊太陽能電池，其isc與入射光的輻照度成正比；當環境溫度升高時，isc值略有上升，一般溫度每升高l℃，isc值約上升78μa。當rl→∞時，所測得的電壓為電池的開路電壓。所謂開路電壓uoc，就是將太陽能電池置于100mw/平方厘米的光源照射下，在兩端開路時，太陽能電池的輸出電壓值。可用高內阻的直流毫伏計測量電池的開路電壓。太陽能電池的開路電壓，與光譜輻照度有關，與電池面積的大小無關。在100mw/平方厘米的光譜輻照度下，硅太陽能電池的開路電壓為450～600mv， 高可達690mv。當入射光譜輻照度變化時，太陽能電池的開路電壓與入射光譜輻照度的對數成正比。當環境溫度升高時，太陽能電池的開路電壓值將下降，一般溫度每上升1℃，uoc值約下降2～3mv。id(=極管電流)為通過p-n結的總擴散電流，其方向與isc相反。rs為串聯電阻，它主要由電池的體電阻、表面電阻、電極導體電阻和電極與硅表面間接觸電阻所組成。rsh為旁漏電阻，它是由硅片的邊緣不清潔或體內的缺陷引起的。一個理想的太陽能電池，串聯電阻r。很小，而并聯電阻rsh很大。由于r。和rsh是分別串聯和并聯在電路中的，所以在進行理想的電路計算時，它們可以忽略不計。此時，流過負載的電流il為：

　　理想的p-n結特性曲線方程為：

　　式中
　　
　　id——太陽能電池在無光照時的飽和電流，
　　
　　a；q——電子電荷，
　　
　　c；k——玻爾茲曼常數；
　　
　　t——熱力學溫度；
　　
　　a——常數因子（正偏電壓大時a值為1，正偏電壓小時a值為2）；
　　
　　e——自然對數的底。
　　
　　當il=0時，電壓u即為uoc，可用下式表示：

　　根據以上兩式作圖，可得到太陽能電池的電流一電壓關系曲線，如下圖所示。這個曲線，可簡稱為i-u曲線，或伏一安曲線。
　　
　　下圖中，曲線l，是二極管的暗伏一安關系曲線，即無光照時太陽能電池的i-u曲線；曲線2，是電池接受光照后的i-u曲線，它可由無光照時i-u曲線向第四象限位移isc量得到。經過坐標交換， 后可得到常用的光照太陽能電池的電流一電壓特性曲線，如下圖所示。
　　
　　太陽能電池的電流一電壓特性曲線顯示了通過太陽能電池（組件）傳送的電流im與電壓um在特定的太陽輻照度下的關系。
　　
　　如果太陽能電池（組件）電路短路，即u=o，此時的電流為短路電流isc；如果電路開路，即i=o，此時的電壓為開路電壓uoc。太陽能電池（組件）的輸出功率等于流經該電池（組件）的電流與電壓的乘積，即p=iu。
　　
　　當太陽能電池（組件）的電壓上升時，例如，通過增加負載的電阻值或電池（組件）的電壓從0(短路條件下)開始增加時，電池（組件）的輸出功率亦從0開始增加：當電壓達到一定值時，功率可達到 大，這時當阻值繼續增加時，功率將躍過 大點，并逐漸減少至o，即電壓達到開路電壓uoc。電池（組件）輸出功率達到 大的點，稱為 大功率點；該點所對應的電壓，稱為 大功率點電壓um，又稱為 大工作電壓；該點所對應的電流，稱為 大功率點電流im，又稱為 大工作電流；該點的功率，則稱為 大功率pm。
　　
　　太陽能電池（組件）的輸出功率取決于太陽輻照度、太陽光譜分布和太陽能電池（組件）的工作溫度，因此太陽能電池（組件）的測量須在標準條件(stc)下進行，測量標準被歐洲委員會定義為101號標準，其條件是：光譜輻照度，1000w／平方米；光譜，aml.5；電池溫度，25℃。在該條件下，太陽能電池（組件）所輸出的 大功率被稱為峰值功率，在以瓦為計算單位時稱為峰瓦，用符號wp表示。

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