图5. 实际测量的丝网印刷电极晶体硅太阳电池典型I—V曲线和P—V曲线。
2.3 温度和光照特性[4]
太阳能电池作为光伏系统中最基本的部分,有着它自己的工作特性,工作电压与电流跟日照、太阳电池温度等密切的联系。光伏发电系统是空间电源的一种普遍形式 ,该系统的一个基本特点是太阳能输出功率受环境影响较大。由于光伏阵列输出特性的非线性特征 ,在不同的照射强度和温度下其 I-V特性曲线各不相同。图 6 为太阳能电池温度在 25℃ 时工作电压、电流和日照的关系曲线
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（a）常温不同日照 (b) 相同日照不同温度
图6太阳能电池的电压、电流和日照的关系曲线
从图6可以看出太阳能电池的输出曲线为非线性且为温度与日照强度的函数，每一条曲线中所能画出的最大矩形面积则是 Ipv与 Voc 的最大乘积值称为最大功率点，此点应为最佳工作点定义成 Pmax，因为在此日照强度下它所能输出的功率为最大。
由图6(a) 可以看出：在相同温度下，当日照强度增加时太阳能电池的输出额定值也有所增加。亦即在较强的日照条件下最大输出电流将上升，因此工作环境的照度将会直接影响到太阳能电池的效率。
由图6(b) 可以看出：在固定日照强度下，当温度升高时太阳能电池的输出额定值将会有所递减，亦即在高温时期的逆向饱和电流值会升高，会造成电流的下降，因此工作环境的温度也将会直接影响到太阳能电池的效率。
3.太阳能电池的种类及研究现状
根据材料的种类和状态的不同，太阳能电池主要有以下几种：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、薄膜型太阳能电池、有机太阳能电池和染料敏化纳米晶太阳能电池，下面分别予以简单介绍。
单晶硅太阳能电池是开发得最早的一种太阳能电池，硅的禁带宽度为1.leV，是间接迁移型半导体，本来不是制作太阳能电池的最合适材料。但是由于硅蕴藏量非常丰富，已广泛应用于微电子工业，有很完善的技术基础，有利干太阳能电池的开发应用。单晶硅太阳能电池具有比较高的转换效率，规模生产的电池组件的效率可以达到 12一16%，而实验室记录的最高转换效率为24.4％[ 5]。
多晶硅太阳能电池具有独特的优势，与单晶硅比较，多晶硅半导体材料的价格比较低廉，相应的电池单元成本低，非常具有竞争优势。但是由于多晶硅材料存在着较多的晶拉间界而有较多的缺点，转换效率不够高，提高多晶硅太阳能电池的转换效率就是目前许多科学家的研究方向。
非晶硅太阳能电池的转换效率和稳定性都不够好，对其研究开始于20世纪七十年代初。非晶硅及其合金的光暗电导率随着光照的时间加长而减少，经过170℃一200℃的退火处理，又可以恢复到光照之前的值。这一现象首先由Staebler和Wronski发现，被称为S—K效应[ 6]。S—K效应使非晶硅太阳能电池的转换效率由于光照时间加长而衰退，长期以来成为非晶硅太阳能电池应用的主要障碍。
化合物太阳能电池包括III—V族化合物电池和II—VI族化合物电池。III—V族化合物电池主要有GaAs电池、InP 电池、Gasb电池等；II—VI族化合物电池主要有CaS/Culnse电池、CaS/CdTe电池等。上世纪七十年代末，以GaAs为代表的III—V族化合物电池材料（包括叠层电池材料），因具有很高的光电转换效率和优异的抗辐射性能而受到重视，发展很快。最新的一项研究成果就是在加利福尼亚获得了一种变质处理的三叠层GaInP /GaInAs /Ge材料，它在240个太阳辐射，AM1.5情况下的转换效率为40.7%。[ 7]
膜型太阳能电池材料主要有铜锢惊硒(CulnGase)、啼化镐(cdTe)等。铜锢稼硒薄膜太阳能电池开发时间还不长，是较有前途而被寄予厚望的新型低成本太阳能电池。该薄膜太阳能电池单元的制备是先用溅射、喷涂或蒸发法在基片上沉积Cu，In和Ga层，再在Se气氛中硒化。啼化福(CdTe)已成为公认的高效、稳定、廉价的薄膜光伏器件材料，而且在各种制备条件下都可以得到较好的电池结果，包括非常粗糙的工艺，如电镀。
有机太阳能电池具有柔韧性和成本低廉的优势，是近年出现的新型太阳电池。与结构工艺复杂、成本高昂、光电压受光强影响波动大的传统半导体固结太阳电池相比，有机太阳能电池制备工艺简单，可采用真空蒸镀或涂敷的方法制备成膜，且可以制备在可弯曲折香的衬底上形成柔性太阳能电池。有机物太阳能电池材料的分子结构还可以自行设计合成.材料选择余地大，加工容易，毒性小，成本低，可制造面积大，在太阳能电池产业引起了科学家的极大关注。[8]
染料敏化纳米晶太阳能电池是最近二十几年发展起来的一种基于植物叶绿素光合作用原理研制出的太阳能电池。这是一种使用宽禁带半导体材料的太阳电池，宽带隙半导体有较高的热力学稳定性和光化学稳定性，不过本身捕获太阳光的能力非常差，但将适当的染料吸附到半导体表面上，借助于染料对可见光的强吸收，可以将半导体的光谱
响应拓宽到可见区，这种现象称为半导体的染料敏化作用，而载有染料的半导体称为染料敏化半导体电极。[ 9]
4.太阳能电池的发展方向[ 10]
提高转换效率和降低成本仍然是太阳能电池发展的大趋势。在降低成本方面，硅太阳能电池主要还是通过减少硅片厚度实现；而在提高转换效率方面，对新的太阳能电池技术的探索已经开始：
（1）叠层电池技术
将不同带隙宽度（Eg）的材料，按Eg大小从上到下迭合起来制成。选择性的吸收太阳光谱的不同区域，可大幅度的提高转换效率。计算表明，两结叠层电池的理论转换效率为50％，三结电池为56％，36结为72％，无限多结为86.6％。 （2）多光谱太阳电池技术
将太阳光的多光谱变为相对窄的、适应单结电池的光谱，而不用多结，可降低成本。先利用热激发光发射二极管产生窄带光谱，再通过热光和光电转换，理论效率为50％；还能利用特殊的能带结构，吸收一个高能光子而产生两个电子空穴对，提高转换效率。 （3）多能级、多带技术
利用耦合多量子阱和量子点结构形成的子带，可充分利用太阳光谱，提高转换效率。在带隙中引入N个带会扩大吸收长波光子的能量范围，理论预测其效率为86.8％。
[1][2]
施敏 著，黄振岗 译，《半导体器件物理》，电子工业出版社，1987年12月第一版。
马丁·格林 著，李秀文，谢洪礼，赵海滨等译，《太阳电池工作原理、工艺和系统的应用》，电子工业出版社，1987年1月第一版。 [3]
C.H.Henry, “Limiting Efficiency of Ideal Single and Multiple Energy Gap Terrestrial Solar Cells,” J. Appl. Phvs.51 4494 (1980). [4]
陈海全，上海交通大学硕士学位论文，2006. [5]
J.Zhao，A.Wang，M.A.Green，F.Ferrazza，APPI.PhyS，Lett.1998，73，1991。 [6]
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何 杰，苏忠集，向 丽，王 剑，汪映寒，《聚合物太阳能电池研究进展》《高分子通报》 第4期. [9]
卢金军, 《太阳能电池的研究现状和产业发展》, 《科技资讯》2007 NO.18.
[10]
王占国，中科院院士，《半导体太阳能电池研发现状与发展趋势》。