雖說二極管模型是很多教科書的開篇模型，但估計(jì)仔細(xì)消化過的同志不多，其實(shí)它對于理解和分析從太陽電池到組件非常有價(jià)值，可以說太陽電池或組件的外特性都可以用二極管模型描述和解釋。記得八年前開發(fā)IBC電池，遇到一個(gè)技術(shù)問題停頓了很久，什么EL、PL、Sinton等測試手段用上了還是不得要領(lǐng)，當(dāng)時(shí)公司請的顧問F.Granek（Fraunhofer早期IBC電池的研究者，很好的老師當(dāng)年做了很多指導(dǎo)）也被這個(gè)問題所困擾找不出根本原因。之后有一段時(shí)間每次測試完電池性能曲線就和老板在回公司的車上頭腦風(fēng)暴討論各種可能性，最后是就從分析二極管模型中‘頓悟’找到問題原因的，那段時(shí)間算是把這個(gè)二極管模型徹徹底底想明白了。

言歸正傳，太陽電池二極管模型等效電路如下圖所示。

圖 太陽電池雙二極管模型

其輸出特性符合如下方程：

其中，

I L ，光生電流，輻照度/溫度對光生電流IL有直接影響，可由下式表達(dá)

式中，等于1000W/m ^2^ ；等于298K；為電流溫度系數(shù)；

I 0 ，反向飽和電流，溫度對反向飽和電流有主要影響，可由下式表達(dá)

式中，為材料的能帶寬度（硅材料約為1.12eV），單位為J（1eV = (1.602 177 33±0.000 000 49)×10-19J）；對于包括硅在內(nèi)大多數(shù)半導(dǎo)體，由于晶格的熱膨脹，禁帶寬度Eg隨溫度的增加而減小，硅的禁帶寬度與溫度的關(guān)系在SPICE中的計(jì)算方程如下式。在T=300K時(shí)，利用該方程得到的Eg=1.115eV。

k B ，波爾茲曼常數(shù)，1.380649×10^-23^ m^2^ kg s^-2^ K ^-1^ ；

q，電子電量，1.602 177 33(49)×10^-19^ C；

Rs，二極管電路串聯(lián)等效電阻，輻照度/溫度對串聯(lián)等效電阻Rs影響可由下式表達(dá)

Rp，二極管電路并聯(lián)電阻,輻照度/溫度對并聯(lián)等效電阻Rsh影響可由下式表達(dá)

式中，最大功率點(diǎn)電壓，其溫度系數(shù)約等于；最大功率點(diǎn)電流；

T/Tc，工作溫度；

V，二極管電路輸出電壓；

I，二極管電路輸出電流；

依據(jù)以上模型，可以用Matlab中的Simulink模塊構(gòu)建了一個(gè)太陽電池仿真模型（如下圖），分析不同參數(shù)下太陽電池的輸出特性：

根據(jù)上圖中所設(shè)置參數(shù)，可得到如下太陽電池模擬輸出特性（橫軸‘電壓’，縱軸‘電流’）。通過修改模型中的各種參數(shù)就可以分析各種因素對太陽電池輸出特性的影響。