填充因子

物理学术语

电池具有最大输出功率时的电流和电压的乘积与短路电流和开路电压乘积的比值称为填充因子。

图解填充因子概念

从上图可以看出，短路光电流是I–V曲线在纵坐标轴上的截距，而开路光电压则为曲线在横坐标轴上的截距。短路电流是电池所能产生的最大电流，对应的负载电阻为零，此时电池的输出电压为零。开路电压是电池所能产生的最大电压，对应的负载电阻为无穷大，此时电池的输出电流为零。曲线上的标注点(x)对应的电流和电压为最大输出功率时的电流和电压，该点所对应的矩形面积就是最大输出功率。具有短路电流和开路电压的那一点（实际上没有这一点）所对应的矩形面积，是电池在理论上所能产生的最大功率。

标注点所对应的面积（电池所能输出的最大功率）与最大面积（理论功率）之比即为填充因子。

很显然，填充因子是影响电池输出性能的一个重要参数，在开路电压和短路电流一定时，电池的转化效率就取决于填充因子，填充因子大的能量转化效率就高。短路电流和开路电压是电池最重要的两个参数，较高的短路电流和开路电压是产生较高能量转化效率的基础。

填充因子（FF）是太阳能电池I-V特性曲线内所含最大功率面积与开路短路相应的矩形面积(理想形状)比较的量度。很清楚，FF应尽可能接近于1(即100%)，但指数函数的p-n结特性会阻止它达到1 。填充因子越大，太阳能电池的质量越高。FF的典型值通常处于60~85%，并由太阳能电池的材料和器件结构决定。

影响因素

填充因子是指太阳能电池最大功率与开路电压与短路电流乘积的比值，是评价太阳能电池输出特性的一个重要参数。它的值越高，表明太阳能电池的输出特性越趋近于矩形，光电转换效率越高。

影响填充因子的因素有：短路电流；开路电压；串联电阻；并联电阻；温度；光谱强度。

填充因子主要依赖于太阳能电池本身的材料特性,对采用的光源依赖性不强。

研究已证实，影响太阳能电池输出特性的内部因素中，串、并联电阻对填充因子的影响最大:串联电阻越大，并联电阻越小，填充因子则随之变小。

日照强度对填充因子的影响

而外部因素中对太阳能电池输出特性影响最天的莫过于日照强度。填充因子随日照强度的变化还未有清晰的表述。另外，在工程实际中，已经注意到日照强度对太阳能电池输出特性的影响:短路电流和最大功率点电流是跟日照强度成正比，开路电压和最大功率点电压则跟日照强度的自然对数成正比。

入射光波长对负载和填充因子的影响

填充因子 FF 是指太阳能电池最大功率和开路电压与短路电流乘积的比值，是表征太阳电池性能优劣的重要参数，其值越大，电池的光电转换效率越高。

随入射光波长增大，填充因子先增大后减小，然后再增大。由于 365 nm 的入射光不在硅太阳能电池的光谱响应范围内，所以入射光波长 365 nm时，填充因子较小。太阳能电池表面涂有蓝色的氮化硅膜对波长为 436 nm 的蓝光反射作用较强导致在入射光为 436 nm 时太阳能电池的填充因子较小。总体上，随入射光波长的增大，光子能量利用率逐渐提高，填充因子也逐渐增大。

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