雖說二極管模型是很多教科書的開篇模型，但估計仔細消化過的同志不多，其實它對于理解和分析從太陽電池到組件非常有價值，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)）也被這個問題所困擾找不出根本原因。之后有一段時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，那段時間算是把這個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

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

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中的計算方程如下式。在T=300K時，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

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

式中，最大功率點電壓，其溫度系數(shù)約等于；最大功率點電流；

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。