光伏太阳能电池电池教程

1、可见光J10602.1eV1192m s# （光子数量） hcJm2EWH1.24(eV)Eqm24. 1qm1eVEqmmWF222 1i0dFHF1exphc2)(52TkhcF4THT2900mp低能量光子低能量光子高能量光子高能量光子太阳光太阳光玻璃三棱镜玻璃三棱镜sun220HDRH3652n360cos033. 01HHconstant）（墨尔本，光伏阵列倾斜角度墨尔本，光伏阵列倾斜角度60相对输出电流相对输出电流晴朗晴朗冬天冬天多云冬天多云冬天 cos1AM 2hs1AM标杆高度标杆高度h影子长度，影子长度，s 36364.107995.9650572. 0cos1AM）（0.6

2、78AMD7 . 0353. 1IDGII1 . 1点击点击d284365360sin45.23d284365360sin45.23高度角高度角天顶角天顶角 )cos()cos()sin(coscossincos1高度角方位角HRA 60TCcoscossinsincos1511260coscossinsincos1511211日落时间日出时间TC sinSSsinncidentimoduleincidenthorizontalSSd284365360sin45.23水平面水平面太阳辐太阳辐射射 sinsinSSlhorizontamodule典型气象年典型气象年平均辐射数据平均辐射数据110

3、0130099007112001271098040113001187940401140010939004111500100086001116331061173961411171102601337106140118186311150101151401曲线包围的面积曲线包围的面积太阳日照度太阳日照度两曲线包围的面积必须相等两曲线包围的面积必须相等 导带导带价带价带np1eIIqv/kT01enk/qv0TII减反射膜前端接触电极发射区基区背接触电极电子空穴对对收集概率的计算，红线代表发射区的扩散长度，蓝线代表基区的发射长度前端表面在高复合率的情况下，其表面的收集概率很低。低扩散长度的太阳能电池。在

4、电池中位置弱钝化的太阳能电池强钝化的太阳能电池在耗散区的收集概率相同背表面收集概率 dx xCPxGqJW0L w0 x0dxxCPdeHq收集概率生成率在电池中的距离 在1.5光谱下硅的生成速率。注意，电池表面的生成率是最高的，因此电池对表面特性是很敏感的。收集概率的不一致产生了光生电流的光谱效应。例如，表面的收集概率低于其他部分的收集概率。比较下图的蓝光、红光和红外光，蓝光在硅表面的零点几微米处几乎被全部吸收。因此，如果顶端表面的收集概率非常低的话，入射光中将没有蓝光对光生电池做出贡总量子效率的减小是由反射效应和过短的扩散长度引起的。理想量子效率曲线能量低于禁带宽度的光不能被吸收，所以长波

5、长的量子效率为零。量子效率前端表面复合导致蓝光响应的减小。红光响应的降低是由于背表面反射、对长波光的吸收的减少和短扩散长度右图为硅太阳能电池的量子效率。通常，波长小于350nm的光子的量子效率不予测量，因为在1.5大气质量光谱中，这些短波的光所包含能量很小。理想的光谱响应理想的光谱响应硅太阳能电池的响应曲线。 理想的光谱响应在长波长段受到限制，因为半导体不能吸收能量低于禁带宽度的光子。这种限制在量子效率曲线中同样起作用。然而，不同于量子效率的矩形曲线，光谱响应曲线在随着波长减小能量低于禁带宽度的光不能被吸收，能量低于禁带宽度的光不能被吸收，所以在长波长段的光谱响应为零。所以在长波长段的光谱响应

6、为零。光谱响应光谱响应量子效率光谱响应QEhcqSRLITII1nkqvexp0动画展示了光对一个pn结的电流电压特性的影响。太阳能电池的伏安曲线短路电流ISC是电池流出的最大电流，此时穿过电池的电压为零。电池产生的电能短路电流源于光生载流子的产生的收集。对于电阻阻抗最小的理想太阳能电池来说，短路电流就等于光生电流。因此短路电流是电池能输出的最大电流。 通过把输出电流设置成零，便可得到太阳能电池的开路电压方程1IInqnkocOLLTV 输出电流（红线）和功率的（蓝线）图表。同时标明了电场的短路电流（ISC）点、开路电压（Voc）点以及最大功率点（Vmp，Imp），点击图片可以看到当电池的填充

7、因子变小时曲线是如何变化的。1nkTqVLnqnkTVVmpocmp 然而，单从上面的步骤并不能得出一个简单或近似的方程。上面的方程只与VOC和Vmp，所以还需要额外的能求出Imp和FF的方程。一个比较常使用的经验方程是：1Voc72. 0VocLnVocFF）（ 直线斜率的倒数就是特征电阻。在大多数情况下，当串联电阻和并联电阻处在典型值的时候，寄生电阻对电池的最主要影响便是减小填充因子。串联电阻和并联电阻的阻值以及它们对电池最大功率点的影响都决定于电池的几何结构。在太阳能电池中，电阻的单位是cm2.由欧姆定律可以求出单位面积的阻值，R（ cm2）=V/J。此电池的表面积为1cm2CHSRRP

8、PRVIPRVIIVRIIVP11 1 mpmpsocscmpsmpmpmpmps2mpmpmpmp 在此，把rs=Rs/RCH定义为标准串联电阻，因此，上述方程便可改为Pmp=Pmp（1-rs）此电池的表面积为1cm2。通过测量伏安曲线在接近短路电流处的斜率可以估算出电池内并联电阻的值。sCHmpmpshSCocmpRRPPRIVPVIVP111 R1IV1IV Rshmpmpmpmpsh2mpmpmpmp在这里把rsh=RSH/RCH定义为标准并联电阻shoococoshrFFV7 . 01VFFFF此方程在rsh0.4时有效SHssOLRIRnkTIRVqexpIIIV 而电池的等效电路

9、图为：结合串联电阻和并联电阻的影响，总的方程为：shsococsshr0.7V1FFFFFFV4 . 5rr 1 . 11rFFV7 . 014 . 5r1.1r-1FFFF2ssshOoc2ssOOCV 短路电流ISC提高幅度很小温度较高的电池开路电压Voc下降幅度大D2ioLNDnqAIkTE-3kTE23*h*e322iG0G0eBTemmhkT24n式中，T表示温度，h和k都是常数，me和mh分别是电子和空穴的有效质量；EG0为禁带宽度，B是也是一个常数，但基本不受温度影响。把这个方程带回到求解电流的方程中，并假设温度对其它参数的影响忽略不计，则：KTKTEDTBBTLNDAIGG00

10、E-30eeq式中B为一个不受温度影响的常数。常数，被用来代替数字3以把其它参数可能受温度的影响包括进去。对于温度接近于室温的硅太阳能电池来说，温度每升高10C，Io将升高将近一倍。把上述方程代入到Voc的方程中，便可计算出Io对开路电压的影响。KTqVnnnqenqnqnnqnqG0KTqV-scscocG0TLBLILKTTBLKTILKTILILKTIILKTVSCOSCO其中，EG0=qVG0.我们假设dVoc/dT不受dIsc/dT的影响，则qk-TV-VdTdVGOOCocCVTKT/m2 . 2q/V-V-dTdVOCG0ocC/0006. 0dTdII1SCSC此方程显示，太阳

11、能电池的温度敏感性取决于开路电压的大小，即电池的电压越大，受温度的影响就越小。对于硅来说，EG0为1.2，设为3，则开路电压的变化为大约2.2mv/C当温度升高时，短路电流Isc会轻微地上升，因为当禁带宽度EG减小时，将有更多的光子有能力激发电子空穴对。然而，这种影响是很小的，下面的方程将表示硅太阳能电池中短路电流受温度影响程度：同时，硅电池的填充因子FF受温度的影响为C/0015. 06/1dTdVV1dTdFFFF1OCOCTC/0.0050.004-dTdPP1dTdII1dd1dTdVV1dTdPP1PmmSCSCOCocmmmvar到TFFFF南极洲，正在测量太阳能电池的效率。太阳能

12、电池喜欢阳光明媚寒冷天气。聚光对太阳能电池的伏安特性的影响。短路电流ISC随着聚光呈线性上升FF可能会因串联电阻的上升而下降开路电压随光强呈对数上升XLnqnkTnIILnqnkTIXILnqnkTVOSCOSCOCOCVXL式中X代表入射光的强度。因为只需小面积的太阳能电池，所以聚光太阳能电池系统的成本比功率相同的平板太阳能电池系统要低。聚光电池的效率优势可能会因串联电阻的增加而有所下降，因为短路电流成线性增加，同时电池的温度也迅速上升。由短路电流引起的光源接近AM1.5因为太阳能电池对光强和温度都很敏感，所以在测试的时候这种条件都需要仔细控制。对于光源，光谱和光强这两个数据都要知道，并且要

13、控制在标准AM1.5光谱上。世界上有几个实验室专门从事对太阳能电池的测量，只有从这些实验室测量出的结果才能被认为是官方的结果。最高太阳能电池转换效率结果将定期发布在光伏进展的“太阳能电池效率表”一栏中，我们将在本电子教程的“太阳能电池效率结果”一节里给出一个样本，仅供参考。而非正规的测量将使用控制精度较低的光源，并利用参考电池来校对光源。所谓参考电池，即电气性能和光学性能都尽可能与光源由计算光源由计算机控制机控制温度控制试验台把电池温度控制试验台把电池温度控制在温度控制在25硅太阳能电池效率的演变。理论上，光伏电池的最高转换效率能达到90%以上。然而，这一数字的获得是以几个假设为前提的，这些假

14、设在实际上很难或根本不可能达到，至少在现今人类的科技水平和对器件物理的理解上很难达到。对于硅太阳能电池来说，其在一个太阳照射下，比较实际的理论最高效率值大约为26%-28%。现今实验室测得的被顶端电极所阻挡表面反射被电池的背面反射下面将介绍几种能减少光损失的方法：尽量使电池顶端电极覆盖的面积达到最小（尽管这样可能导致串联电阻的增加）。这一点在串联电阻一节中有详细讨论201nnn 尽管，通过上面的公式，选用相应厚度、折射率膜和相应波长的光，能使反射的光减少到零，但是每一种厚度和折射率只能对应一种波长的光。在光伏应用中，人们设计薄膜的厚度和反射率，以使波长为0.6m的光的反射率达到最小。因为这个波

15、长的能量最接近太阳光谱能量的峰值。裸硅覆盖玻璃的硅覆盖了折射率为2.3的玻璃的硅如果镀上多层减反射膜，能减少反射率的光谱范围将非常宽。但是，对于多数商业太阳能电池来说，这样的成本通常太高。破坏性干涉导致反射光为零建设性干涉导致所有的光都被反射使用厚度为四分之一波长的减反射膜来减少表面反射。完成表面制绒有几种方法。一块单晶硅衬底可以沿着晶体表面刻蚀便能达到制绒效果。如果表面能恰当符合内部原子结构的话，硅表面的晶体结构将变成由金字塔构成表面。我们在下图画出了一个这样的金字塔结构，而紧接着的是用电子显微镜拍摄的硅表面制绒。这种制绒方式叫“随机型金字塔”制绒，通常在单晶硅电池制造上使用。右图便是组成晶

16、硅太阳能电池制绒表面的金字塔结构。单晶硅制绒表面的电子显微镜扫描照片。另一种表面制绒方式叫“倒金字塔型”制绒。这种制绒方法是往硅表面下面刻蚀，而不是从表面往上刻蚀。右图也展示了这种制绒表面的图片。刻蚀多晶硅表面时，上面讲到的两种方法都不能使用，因为只有在由晶体表面构成的表面才能完成有效的形态。而多晶硅表面上，只有一小部分面积才有方向。但是多晶硅制绒可以使用光刻技术和机械雕刻技术，即使用切割锯或激光把表面切割成相应的形状。多晶硅制绒表面的电子显微镜照片12112sinnnsin光在经制绒的太阳能电池上的反射和入射。如果光线从折射率大的介质入射到折射率小的介质，将有可能发生全反射。此时的入射角为临

17、界角，在上面的方程中，设2为0，得： 121 -1nnsin利用全内反射，可以把光困在电池内面，是穿入电池的光成倍增加，因此厚度很薄的电池也能拥有很长的光路径长度。顶角小于临界角的光逃出电池。光被全反射并围困在电池内。入射光在电池背面的随机反射理想和现实太阳能电池的典型量子效率，描述了复合损失和光损失的影响，前表面的反射和复合。体内和背面的复合加上没被吸收的光。三种不同类型的晶体硅太阳能电池的量子效率曲线。埋栅和丝网印刷曲线表示的是电池的内部量子效率，而PERL曲线则表示电池的外部量子效率。PERL电池对红外光的响应最好，因为被良好地钝化，有高效率的背表面反射。丝网印刷埋栅PERL在假设表面钝

18、化的前提下，掺杂对扩散长度和开路电压的影响。扩散长度开路电压 二氧化硅使表面钝化并减少表面复合在电极下面重掺杂，让载流子远离高复合率的电极对电池背部进行重掺杂，让少数载流子（在这里为电子）远离高复合率的背电极 降低表面复合影响的技术因为硅太阳能电池的钝化层通常为绝缘体，所以有金属电极的区域便不能被二氧化硅钝化。取而代之的，是在表面电极下面重掺杂，以减小表面复合的影响。尽管这样的重掺杂通常会严重减小扩散长度，但是由于电极区域并不参与载流子的生成，因此它对载流子的收集的影响并不大。此外，当高复合率的电池表面非常母栅子栅网格线金属顶端电极是用来收集电池产生的电流的。“母栅”直接与外部电路连接，而子栅

19、母栅只要仍然保持正方形，则无论尺寸多大，方形导电片的电阻都是一样大的。 对于掺杂不均匀的n型层来说，的分布也是不均匀的，则： t0 xdx1 利用实验测得的电压和电流，可算得：I2lnV式中/ln2=4.53 一般硅太阳能电池的表层电阻率在30-100/之间。载流子从电池的产生点流到外部电极的理想效果图。需要注意的是，实际中的发射区要比图中的薄很多。 在y方向逐渐递增的功率损失为：dPloss=l2dR 其中dR=dy/A 式中y是两个栅条之间的距离。如下图所示：右图为计算由电池表层的横向电阻造成的功率损失时用到的数据。 24SbJbdyybJdRy322s/02222lossIP式中S同样为

20、两栅间距。在最大功率输出点，这个区域内的功率为VmpJmpbs/2，则相对功率损耗为：%100V12JSRPPmpmp2maxloss%P顶端金属电极金属与硅界面的高接 触电阻对界面重掺杂以减小接触电阻。N型发射区横纵比=高/宽小的高宽横纵比栅条的间距大的高宽横纵比发射区栅间距对发射区电阻的影响栅间距对发射区电阻的影响正如我们在发射区电阻一节所讲的那样，来自发射区的能量损耗大小取决于金属网格的间距，因此，短的栅间距有利于降低发射区电阻。子栅子栅母栅母栅制绒和镀减反射膜表面掺杂母栅背电极子栅基础太阳能设计方法基础太阳能设计方法衬底材料（通常为硅）衬底材料（通常为硅）硅太阳能电池能在现代光伏市场占

21、据统治地位，一部分是得益于硅材料在集成电电池板成本平均发电成本对于效率更高的电池来说，单位面积的成本可能高的更多，如果发电成本给定的话。例如，要获得10%的效率所花的成本可能为$10/m2，而要获得20%的效率，成本却能达到$75/m2.1839年，贝克勒描述的仪器示意图。铂电极薄膜酸性溶液黑箱子光伏效应的另一个重要进展来自于人们对硒的光导效应的关注。在研究此效应的时候，亚当斯和日发现了一个奇怪的现象，他们解释其中的原因，为内部有电压铂丝透明硒标记玻璃管亚当斯和日用以观察硒的光电效应的样本图。实验结果令人鼓舞。这是首次全部利用固体来演示光电效应的试验。亚当斯和日认为，光能产生电流是因为光照射使

22、得硒条的表面结晶化。几十年过后，物理学的发展让人们能进一步了解这一现象。另一个重要的进展来自弗里茨的研究工作。通过用两种不同材料的金属板来压制融化的硒，硒能与其中一块板紧紧黏住，并形成薄片。然后再用金箔压制硒薄片的另一面，于是，历史第一块光伏器件就制成了。此薄膜器件大概有30cm2大。金箔硒薄层金属层他也是第一个认识到光伏器件有巨大潜力的人。他知道光伏器件能以非常低的成本制作，并说：“产生的电流如果不是马上使用，可以在蓄电池中储存起来，或者传送到另外一个地方，被使用或者储存。”然而，在大约50年后，一轮新的进展才开始在这个领域掀起。当研究在铜表面生长氧化亚铜层的光电导效应时，研究者发现了铜-氧

23、化亚铜交界处的整流效应。这一结果引领了大面积整流器的发展，紧接着又促进了大面积光电池的发展。格朗道尔描述了铜-氧化亚铜整流器和光电池的发展。下图描述了基于铜-氧化亚铜结的早期光电池的简单结构图。一圈圈的铅线作为电极连接电池的入光面。这种方法随后被修改成在表面溅射金属层，然后移走一覆盖玻璃层铅线圈铜层氧化亚铜这些研究活动也似乎重新唤起了人们对把硒作为光电池材料的兴趣。特别是在1931年伯格曼的研究论文提高了硒电池的质量。此材料被证明是比Cu-Cu2O更好的光伏材料，且更具商业优势。1939年，Nix发表了性能相似的砣-硫化物光电池。下图展示了由硒、砣-硫化物和Cu-Cu2O共同组成的电池。193

24、0年代效率最高的太阳能电池。（a）图，铸锭，在硅融化期间掺杂以形成天然的pn结。（b）图，光伏器件垂直pn结切割。（c）图，器件平行pn结切割。（d）图，器件表面平行pn结切割。早期太阳能结构多晶硅锭熔融区的硅射频线圈已经生成好的单晶硅单晶硅种在两个晶粒之间的挂键是很不友善的，它们能降低电池的性能。多晶硅片额外的悬挂键额外的悬挂键被氢原子终结非晶硅结构的短程无序影响了它的半导体特性。氢原子终结了额外的悬挂键。平均原子间距的改变以及氢的存在导致了非晶硅的电特性与多晶硅的不同。本征硅（无掺杂本征硅（无掺杂）存在强电场的耗散区存在强电场的耗散区a-Si：H太阳能电池示意图。结构不相同，意味着-Si和

25、多晶硅太阳能电池的制造技术也不相同。在-Si和其它薄膜电池的制造技术中，一层非常薄的半导体材料被沉积在玻璃表面或其他便宜的衬底上。薄膜太阳能电池被运用在许多小型消费产品中，比如计算机、手表以及不是很重要的户外产品。总的来说，薄膜为太阳能电池提供了一种成本非常低的制造途径。然而，在户外或在含有紫外线的光源下使用的非晶硅电池会有降低效率的可能，因为紫外线会破坏Si-H的价键结构。对薄膜和其它潜在低成本太阳能电池的研究对于那些能量需求很小以及容易安装电池的消费产品来说，非晶硅电池是一种理想的选择。手表的整个表面都是太阳能电池片，足以为手表运行提供能量对印刷电池前端电极的镜头特写。在印刷期间，金属贴片

26、穿过丝网，到达没被遮盖的区域。丝网的尺寸觉得了栅条的最小宽度。栅条宽度通常为100到200m。对已经完成丝网印刷的太阳能电池的镜头特写。栅条间距大于有3mm。在包装的时候，在母栅上焊接一个额外的金属接触带以减少电池串联电阻。拥有完整丝网印刷的太阳能电池的正面图。由于电池是由多晶硅制造的，晶粒的不同界面取向清晰可见。多晶硅电池的正方形形状大大简化了电池的包装。拥有完整丝网印刷的太阳能电池的背面图。电池要么是由Al/Ag粘贴成网格，要么全部由铝构成并形成背面电场，但是需要第二道印刷工序。点击图画可以转换不同的视图。制造的多晶硅锭的结晶炉。大面积硅板，大约0.5mx0.5m，20cm厚。精确控制冷却

27、液体，能够制造出大晶粒少缺陷的的硅材料。从结晶炉出来的大块多晶硅锭被切割成10cmx10cm的小砖块。然后小砖块又被切割成同样面积的薄片。欧洲太阳能公司的生产线。虽然太阳能电池制造需要处在洁净的环境中，但是比起集成电路芯片的制造环境来，还是较为宽松一些。因此不需要员工穿上全套洁净服。上图为自动上料的扩散炉以及已经掺杂了磷的硅晶片。点击图片能转换不同图片。需要注意的是，图中即将进入右边扩散炉的晶片都是出自同一块硅锭，它们拥有相似的晶粒分布。自动上料的扩散炉。使用机器人设备能够提升电池制造的可靠性，并降低成本。丝网印刷的生产线。点击图片能进距离观察蓝色塑料屏下的丝网印刷过程。先进的丝网印刷机器，使

28、用摄像机来快速准确地排布金属电极网的图案。在完成每个电池的效率测量工作后，对它们进行排序以尽量减小模块错配。用鼠标点击图片观看另一幅图片。在进行压片之前排列电池片。埋电极太阳能电池，激光刻槽的横截图。背金属电极埋电极大大增加了金属栅条的高-宽比例。大的高-宽比意味着能够在接触电极中使用大量的金属，而不需要在表面铺上宽大的金属条。因此，金属栅条的大高-宽比允许窄的栅条间距，同时保持高的透明度。例如，一块大面积的丝网印刷电池，其被阻挡的光就可能达到10%到15%，而如果使用埋电极结构，则其损失就只有2%到3%。这样低的光损失能降低光反射并因此提高短路电流。部分激光刻槽的横截图为了看得更清晰，动画中

29、的电池厚度被扩大了。Honda dream，1996年世界太阳能汽车挑战赛的冠军车。此车的太阳能电池效率超过20%。下面将列举，为了获得最高效率，实验室制造硅太阳能电池时所使用的一些技术和工艺特点：在发射区扩散低浓度的磷，既能尽量减小复合损失又能避免电池表面“死层”的出现。缩窄金属栅条的距离以减小发射区横向电阻的功率损耗。二氧化硅钝化层和减反射膜N型扩散拥有长少数载流子寿命的p型衬底N型扩散负电极P型扩散正电极N型扩散负电极全部电极都在电池的背面，即简化连接又消除了阴影损失典型的晶体硅电池板，为偏远地区供电。低铁玻璃前表面材料前表面材料光伏组件的前端表面必须对那些能够被电池吸收的光线保持高透明

30、度。对于硅太阳能电池，其前端表面必须能透过波长范围为350nm到1200nm的光。此外，前端表面对光的反射率必须很低。尽管理论上这些反射可以通过在表面铺上减反射膜来降低，但是实际上，对于大多数光伏组件所处的环境来说，这些膜显然还不够耐用。取而代之的，是使表面粗糙化或进行制绒。然而，这样会使得尘埃和污染物停留在表面的可能性增大，也没那么容易被风和雨水冲走。这些组件也因几种类型的硅光伏组件。圆形电池和方形电池的封装密度。当组件中电池排列较稀疏时，露出的空白背面同样能够少量增加电池的输出，因为“零深度聚光”效应的影响，如下图所示。一些射入到电池与电池之间的空白区域和射到电极上的光，被散射后又传到电池

31、表面。玻璃电极密封层（EVA）白色的背表面典型的组件由36块电池串联而成在典型的组件中，36块电池串联起来以使输出的电压足以为12V的电池充电虽然光伏组件的电压大小决定于电池的数量，但是组件的输出电流却决定于单个太阳能电池的尺寸大小和它们的转换效率。在AM1.5和最优倾斜角度下，商用电1-nkT/NVqexpIM-IMITOLT式中，N表示串联电池的个数，M为并联电池的个数，IT为电路的总电流，VT电路的总电压，Io是单个电池的饱和电流，IL是单个电池的短路电流，n是单个电池的理想填充因子，而q、k和T则为常数。由一系列相同的电池连接而成的总电路的IV曲线如下图所示。N个电池串联，M个电池并联

32、的电路IV曲线。组件局部被阴影遮住是引起光伏组件错配的主要原因当组件中的一个太阳能电池的参数与其它的明显不同时，错配现象就会发生。由错配造成的影响和电能损失大小决定于：光伏组件的工作点. 理想太阳能电池和非理想太阳能电池的比较。最大的错配差异是当电压被反向偏压的时候造成的。反向电压很高时，pn结可能被击穿并联电阻引起的下降电池消耗的能量非理想太阳能电池电池产生的能量电池消耗的能量串联电阻引起的额外下降理想太阳能电池串联电池的开路电压错配是一种比较不严重的错配类型。正如下面动画所展示的那样，在短路电流处，光伏组件输出的总电流是不受影响的。而在最大功率点处，总的功率却减小了，因为“问题”电池产生的

33、能量较少。因为两个电池是串联起来的，所以流经两个电池的电流是一样的，而总的电压则等于每个电池的电压之和。串联电池的短路电流错配取决于组件所处的工作点，以及电池错配的程度。短路电流错配对光伏组件有重大影响。如下面动画所示，在开路电压处，短路电流的下降对电池影响相对较小。即开路电压只产生了微小的变化，因为开路电压与短路电流成对数关系。然而，由于穿过电池的电流是一样的，所以两者结合的总电流不能超过有问题电池的电流，这种情况在低电压处比较容易发生，好电池产生的额外电流并不是被每一个电池所抵消，而是被问题电池所抵消了（通常在短路电流处也会发生）。总的来说，在有电流错配的串联电路中，严重的功率损失一般发生

34、在问题电池产两个串联电池的电流错配有时会相当严重且非常普遍。串联的电流受到问题电池的电流限制。动画中，电池的输出电压比电池的高。两线交点的电流表示串联电路的短路电流，这是计算串联电池的错配短路电流的一个简单方法。串联电路的短路电流串联电路的短路电流如果组件的首尾都连接起来了，来自那些没被阴影遮挡的电池的电能将被问题电池所抵消。个电池没被遮挡个串联电池一个电池被遮挡如果串联电路的工作电流大小接近于“问题”电池的短路电流，电路总电流将受到问题电池的限制。则好电池产生的额外电流（比问题电池高出的那部分电流）将变成好电池的前置偏压。如果串联电池被短路，则所有好电池的前置偏压都将变成问题电池的反向电压。

35、当数量很多的串联电池一起把前置偏压变成问题电池的反向电压时，在问题电池处将会有大的能量耗散，这就是热点加热现象。基本上所有好电池的总的发电能力都被问题电池给抵消了。巨大的能量消耗在一片小小的区域，局部过热就会发生，或者叫“热点”，它反过来也会导致破坏性影响，例如电池或玻璃破碎、焊线熔化或电池的退化。连接旁路二极管的电池没接旁路二极管的电池然而，实际上如果每个电池都连接一个二极管的话，成本会很高，所以一般改为一个二极管连接几个电池。穿过“问题”电池的电压大小等于其它串联电池（即与问题电池共享一个二极管的电池）的前置偏压加上二极管的电压，如下图所示。那些好电池的电压大小决定于问题电池的问题严重程度

36、。例如，如果一个电池完全被阴影遮住了，那些没有阴影的电池会应短路电流而导致正向电压偏置，而电连接电池组的旁路二极管。穿过好电池的电压大小决定于问题电池的问题严重程度。右图中，0.5V只是任意取的数值。电池之间并联。穿过每个电池的电压总是相等的，电路的总电流等于每个电池之和。在动画中，电池2的输出电流小于电池1。错配对电流的影响不大，总的电流总是比单个电池电流高。两个并联电池的电压错配。电池2的电压的增加事实上降低了好电池的开路电压。有个简单的方法可以计算错配并联电池的开路电压，即在坐标图中以电压为自变量画出IV曲线，则两线的交点就是并联电路的开路电压。大型光伏阵列中的潜在错配效应。尽管所有的组件都是一样的，且阵列中没有电池被阴影遮住，但仍然可能出现热点加热现象。开路来自并联电路的电流减小了1/4左边的阵列在电路结构上相当与右边的电路，即右边的每个电池的电压等于左边每个电池的2倍，电流为4倍。旁路二极管的一侧的电阻可能更低低电阻导致大电流被遮挡的组件并联组件中的旁路二极管。阻塞二极管在并联组件中的作用。问题电池组的阻塞二极管阻止了电流从旁边的电池组流向问题电池组。阻塞二极管旁路二极管组件的工作温度决定于组件产生的热量、向外传输的热量和周围环境的温度之间的平衡。而组件产生的热量决定于组件所在的工作点、组件的