实验9 补偿法测硅太阳电池的负载特性
1． 实验目的
⑴ 通过实验学习硅太阳电池负载特性的测量方法。
⑵ 掌握补偿法的基本原理 。
2． 实验内容
测试AM1.5及另一稍小光强下的自制电池的光生I-V 特性以及暗特性。
3． 实验原理
⑴ 电池光伏安特性测试的补偿法原理
负载特性就是太阳电池在外接负载情况下的伏安特性。它能全面反映电池的pn 结特性及欧姆接触电阻等分布参数，是电池最主要的特性。它的测量能给出电池最大输出功率、光电转换效率、电池串联电阻以及pn 结的特性参数。
负载特性测量有直接法和补偿法。因直接法不能实现开路状态，也达不到短路效果（图
3），而补偿法能测得完整的负载特性曲线（图1），且补偿法还有助于同学们深入理解太阳电池的工作机理，还可以进行暗特性的测量，所以我们选择补偿法进行测量。
太阳电池在光照下的伏安特性称为光伏安特性，无光照时的伏安特性称为暗伏安特性，图1（a ）给出了这两种伏安特性的曲线。电池光伏安特性曲线是电池光生电流随电压变化的曲线。对光生电流而言，电流轴要反过来，如图1（b ）所示。
常常把电池光伏安特性曲线称为电池负载特性曲线。但是，实际意义上的负载特性曲线应该是图1（a ）中（0，I SC ）至(VOC ，0) 两点之间的曲线段。它才与负载从0至无穷的种种负载状态下的电池伏安特性相对应。
补偿法是基于电池负载特性分析所引出的方法。理想电池相当于一个电流为I L 的恒流源与一只正向二极管的并联，如图2（a ）。如果光电流为I L ，流过二极管的正向电流为I F ，则流经负载的电流为
I =I L -I F
qV ⎛AKT ⎫⎪I F =I 0 e -1 ⎪⎝⎭(1) (2)
式中，I 0是反向饱和电流，V 是负载电阻R 两端的电压，同时它又是理想电池二极管的正向电压，A 是PN 结的质量因子。理想情况下A=1。
将（2）式代入（1）式，就得到理想光电池的伏安特性方程
qV ⎛AKT ⎫⎪I =I L -I 0 e -1 ⎪⎝⎭(3)
当R=0时，V=0，I F =0，则短路电流为
I SC =I L (4)
当R =∞时，电池开路，I =0, I F =I L =I SC ，光生电流全部通过PN 结。这就是说，在开路光电压的作用下，电池二极管完全导通，因而由（3）、（4）两式可得开路电压
V OC =⎫AKT ⎛I SC ⎪ln +1 ⎪q ⎝I 0⎭(5)
可见，在恒定光照下，负载电阻由0→∞，引起PN 结偏压由0→V OC ，使得二极管正向电流由0→I L 。以至负载电流由I SC →0。这就给我们一个启示：电池负载特性测量不仅可以通过改变负载电阻测得，而且还能通过改变PN 结的偏压获得。因为光照一定时，电池的光电流I L 也是一定的。如果将负载变化所造成的PN 结的偏压变化，变为直接改变PN 结
的偏压，促成正向电流I F 及负载电流I 的变化，其结果是等效的。但是，这样做不仅可以获得完整的电池负载特性，而且还可以使实验者更加直观深入地认识电池的工作机制。
补偿法的测试电路如图4所示它实际上就是两个阻值相同的电阻r 串联后与电位器的总电阻R ’及稳压电源并联，然后由电位器的滑动臂和两个电阻r 的连接点引出一个支路，与电池、取样电阻、一起构成一个类似于惠斯顿电桥的桥路。其电池、取样电阻R 支路就等同于惠斯顿电桥的检流计支路。
图4中的滑动臂在中点位置0时，电桥平衡，电池、取样电阻支路的电流I =0，V ab =0，
等效于开路，此时电池两端的电压等于开路电压，即V =V OC 。
只要电位器的滑动臂一离开中间位置，电桥就会失去平衡。当它由中点O 向A 滑动时，V a >V b 。于是电池支路里加进了一个由零开始的渐增的正偏压。以至于I F >I L ，
。 I =-(I F -I L )，伏安特性曲线进入第四象限（见图1a ）
当滑动臂从O 向B 滑动时，V a
如此，通过改变PN 结的偏压，既测得了完整的负载特性，又全面测得了电池的光伏安特性。同时，因为这个方法本身给出了由负→零→正变化的直流偏压，因此它还能用于电池PN 结的暗伏安特性测量。
⑵ 实验装置
补偿法的实验电路如图5所示这一电路是为全面测量电池的光、暗特性而设计的，同时为了比较，还附加了直接法测量电路。所有这些特性曲线均可用记录仪记录。其电压值由直流数字电压表读取，电流值由毫安表测得的短路电流I SC 定标。
实验过程中采用模拟太阳光，这里采用经0.3~0.5%硫酸铜水溶液滤去部分红外光的碘钨灯光源，其光谱曲线如图6所示。实验中借助于“标准”电池调节光源电压或调节硫酸铜水溶液的量，使模拟太阳光为AM1.5的光谱照度或其它所需照度。
AM1.5是指大气质量为1.5。它是表征太阳实际辐照条件的量。因为大气层中存在大量的水蒸气、二氧化碳、氧气、臭氧和尘埃，当太阳光通过大气层时，它们将对太阳辐射产生吸收、散射或反射，使太阳的辐照度被削弱。其削弱的程度与太阳光通过大气层的距离有关。对于同样的大气层厚度，太阳光直射和斜射通过大气层的距离是不相同的。故用大气质量（AM ），即太阳光斜射通过大气层的距离与太阳光直射通过大气层的距离之比，来表征太阳的实际辐照条件。
如果大气层厚度为D ，太阳光以入射角Z 倾斜射入大气层，那么，太阳光通过大气层的距离d 为
d =DSecZ
d AM ==SecZ D
显然大气质量就是太阳入射角的正割。
例如太阳在天顶，Z=0，则AM=1，谓之大气质量为1（即AM1）；又如太阳斜射，Z=48.2O ，则AM=1.5，谓之大气质量为1.5（即AM1.5）。还需指出，地球大气层外的上空没有空气，大气质量为零，用AM0来表示。
太阳电池的测量普遍采用的是地球上大部分地区都能得到的AM1.5所对应的太阳光谱分布。这一太阳光谱分布的积分能量是83.5mw/cm2。但是，人们常用的AM1.5太阳光谱分布的辐射功率数据是100mw/cm2。
除了辐照条件外，电池测量还有温度要求。由于半导体的温敏特性，硅太阳电池的参数，尤其是开路电压和输出功率都具有可观的温度系数：
dV OC =-2. 25m V C dT dP m =-0. 45% C dT
因此，为了比较电池的性能，必须统一测试温度，故有25℃的测试条件。实验室采用半导体PN 结致冷和热敏电阻测温控温的25℃样品台来保证测试所需的温度条件。
4． 实验步骤
⑴ 按照实验线路图接好线。
⑵ 将函数记录仪X 、Y 量程置于高档，通电预热，样品台通电，使之恒温于25℃，稳压电源输出电压设为3V 。
⑶ 调节碘钨灯电源电压，使其光照度为AM1.5，然后换上待测样品。
⑷ 依据电池样品的I SC 、V OC 值选择记录仪的X 、Y 量程，并用调零旋钮选好曲线的位置（注意：调零旋钮一经选定，不得再动）。
⑸ 旋转可变电阻，先抬笔试画。其间注意寻找AM1.5条件下，该样品刚好实现电池短路补偿的电源电压。若此电压为V 0，则稳压电源值调到V 0+0.5~1V为妥。一切调好后落笔，旋
(1)(1)转可变电阻画出样品AM1.5的I~V曲线。记下X 、Y 量程和用表测量的V O C , I SC 。
⑹ 使X 、Y 量程旋钮分别置于“短路”，确定I 轴、V 轴。
⑺ 减小光强（为了使电池参数不变，光强应作微小改变），抬笔调电位器。先试画然后落笔
(2)(2)记录稍小光强下的I~V曲线。注意记下其V OC , I SC 。
⑻ 关断光源，并将电池避光，记录电池暗条件下的正向特性，其间注意电流轴要反向，并注意记下对应上述两短路电流值的正向电流及正向压降。即
(1)I F =I SC 时的
时的V F (1)V F (2)I F =I SC
(2)
5． 数据处理及分析
⑴ 最大输出功率和最佳负载
在AM1.5曲线上，根据各点的I 、V 乘积之极大值，定出最佳工作电压V m 、最佳工作电流I m ，于是最佳负载为
R m =V m I m
最大输出功率为 (6)
(7) P m =V m ⋅I m
⑵ 填充因子
最大输出功率P m 与V OC ⨯I SC 之比称为太阳电池的填充因子，用FF 表示。显然，FF 越大，I~V曲线越接近方形，P m 也越大。
FF =
⑶ 光电转换效率η
光电转换效率η定义为P m V I =m m V OC I SC V OC ISC (8) η=P m FF ⋅I SC V OC =A ⋅P in A ⋅P in (9)
式中，A 是电池总面积；P in 是AM1.5太阳光谱下电池单位面积上入射的光功率。其值为100cm 2。
⑷ 串联电阻R S
电池的串联电阻实际上是一个分布参数。从构成上来讲，它主要与硅片电阻率、扩散薄层电阻、电极尺寸形状及制备技术有关。但是在测量过程中，它是基于等效电路的集中参数来处理的。其测量方法主要是不同光强下的负载曲线比较法及暗特性曲线比较法。前者确定的是最佳负载附近的串联电阻，故较有实际意义。
① 不同光强下的负载曲线比较法
图7（a ）上A~V曲线最佳工作点P a 的电压、电流分别为V a 、I a ，在稍小光照下的I~V曲线上选一点P b ，使其满足：
(I SC )b -I b =(I SC )a -I a
即(I F )b =(I F )a
在这两种不同的光强下，PN 结的正向电流不变，因此由图2（b ）可得
I b R S +V b =I a R S +V a 所以R S =V b -V a V b -V a =I a -I b I SC a -I SC b (10)
② 光、暗特性比较法
由电池等效电路不难理解：电池正向暗特性饱含了R S 的影响，而电池光照下的开路电压V OC 不包含R S 的影响。因而可以用光、暗特性比较法测出R S 。
把图7（b ）中的电池二极管正向暗特性曲线改变电流轴的方向后与其光照下的负载特性曲线叠合。这样电压轴上与V F 对应的正向电流I F =I SC ，于是根据上述分析可得
∆V =V F -V OC =I SC R S
R S =
⑸ 反向饱和电流I 0 开路情况下，exp V F -V OC I SC (11) qV OC >>1，所以，（3）式括号中的1可以略去，于是得到 AKT
V OC =AKT I SC ln q I 0
那么，由a 、b 两曲线可得 (V oc )a V OC b =ln (I SC )a -ln I 0 ln I SC b -ln I 0
⎡(V OC )a ⎤()()ln I -ln I SC SC b a ⎥⎢V OC b ⎥由此可以导出 I 0=exp ⎢OC a ⎢⎥-1⎢⎥V OC b ⎣⎦
⑹ PN 结质量因子A (12)
(1)(1)(2)(2) 求得了反向饱和电流I 0，依据AM1.5下的V O ，或稍弱光强下的由（5）, I V C SC OC , I SC ，
式即可求得PN 结质量因子A 。
6． 思考题
⑴ 根据实验结果参考附录或有关资料，分析样品负载特性，并提出改进措施。 ⑵ 为是么说补偿法能使实验者直观深入地认识电池的工作机制呢？
⑶ 如果短路补偿时电源电压为v 0，为是么说电源电压调到V 0+0. 5~1V 为妥？
⑷ 当可变电阻滑动臂调到B 端尽头时，实验上如何实现其电源电压也刚好调到短路电压补偿点？
7． 附录：实际硅太阳电池I~V特性曲线
由图2（b ）中的实际电池等效电路可以导出I~V特性方程为
+IR S )⎛q (V
AKT ⎫I (R S +R )⎪-I =I L -I F -I sh =I L -I 0 e -1 ⎪R sh ⎝⎭
式中，R sh , I sh 是由于PN 结区的缺陷及PN 结表面的沾污所引入的旁路电阻、旁路电流；R S 是浅结、电极图形设计及电极欧姆接触等原因引入的串联电阻；R 是负载电阻；A 是PN 结的质量因子，它反映了PN 结完整性对电池性能的影响。PN 结完整者，A =1；一般情况下，A =1. 6~1. 8；劣质者，A =3~4。I F , I L 与电池材料、制作工艺、结特性有关。由此可见，电池光A~V特性是电池设计制作过程中各种因素影响的综合表现。因此，深入研究电池光A~V特性能从中获得很多信息。
下面提供一些有关的曲线供大家分析用。它们是图8~图14。
实验9 补偿法测硅太阳电池的负载特性
1． 实验目的
⑴ 通过实验学习硅太阳电池负载特性的测量方法。
⑵ 掌握补偿法的基本原理 。
2． 实验内容
测试AM1.5及另一稍小光强下的自制电池的光生I-V 特性以及暗特性。
3． 实验原理
⑴ 电池光伏安特性测试的补偿法原理
负载特性就是太阳电池在外接负载情况下的伏安特性。它能全面反映电池的pn 结特性及欧姆接触电阻等分布参数，是电池最主要的特性。它的测量能给出电池最大输出功率、光电转换效率、电池串联电阻以及pn 结的特性参数。
负载特性测量有直接法和补偿法。因直接法不能实现开路状态，也达不到短路效果（图
3），而补偿法能测得完整的负载特性曲线（图1），且补偿法还有助于同学们深入理解太阳电池的工作机理，还可以进行暗特性的测量，所以我们选择补偿法进行测量。
太阳电池在光照下的伏安特性称为光伏安特性，无光照时的伏安特性称为暗伏安特性，图1（a ）给出了这两种伏安特性的曲线。电池光伏安特性曲线是电池光生电流随电压变化的曲线。对光生电流而言，电流轴要反过来，如图1（b ）所示。
常常把电池光伏安特性曲线称为电池负载特性曲线。但是，实际意义上的负载特性曲线应该是图1（a ）中（0，I SC ）至(VOC ，0) 两点之间的曲线段。它才与负载从0至无穷的种种负载状态下的电池伏安特性相对应。
补偿法是基于电池负载特性分析所引出的方法。理想电池相当于一个电流为I L 的恒流源与一只正向二极管的并联，如图2（a ）。如果光电流为I L ，流过二极管的正向电流为I F ，则流经负载的电流为
I =I L -I F
qV ⎛AKT ⎫⎪I F =I 0 e -1 ⎪⎝⎭(1) (2)
式中，I 0是反向饱和电流，V 是负载电阻R 两端的电压，同时它又是理想电池二极管的正向电压，A 是PN 结的质量因子。理想情况下A=1。
将（2）式代入（1）式，就得到理想光电池的伏安特性方程
qV ⎛AKT ⎫⎪I =I L -I 0 e -1 ⎪⎝⎭(3)
当R=0时，V=0，I F =0，则短路电流为
I SC =I L (4)
当R =∞时，电池开路，I =0, I F =I L =I SC ，光生电流全部通过PN 结。这就是说，在开路光电压的作用下，电池二极管完全导通，因而由（3）、（4）两式可得开路电压
V OC =⎫AKT ⎛I SC ⎪ln +1 ⎪q ⎝I 0⎭(5)
可见，在恒定光照下，负载电阻由0→∞，引起PN 结偏压由0→V OC ，使得二极管正向电流由0→I L 。以至负载电流由I SC →0。这就给我们一个启示：电池负载特性测量不仅可以通过改变负载电阻测得，而且还能通过改变PN 结的偏压获得。因为光照一定时，电池的光电流I L 也是一定的。如果将负载变化所造成的PN 结的偏压变化，变为直接改变PN 结
的偏压，促成正向电流I F 及负载电流I 的变化，其结果是等效的。但是，这样做不仅可以获得完整的电池负载特性，而且还可以使实验者更加直观深入地认识电池的工作机制。
补偿法的测试电路如图4所示它实际上就是两个阻值相同的电阻r 串联后与电位器的总电阻R ’及稳压电源并联，然后由电位器的滑动臂和两个电阻r 的连接点引出一个支路，与电池、取样电阻、一起构成一个类似于惠斯顿电桥的桥路。其电池、取样电阻R 支路就等同于惠斯顿电桥的检流计支路。
图4中的滑动臂在中点位置0时，电桥平衡，电池、取样电阻支路的电流I =0，V ab =0，
等效于开路，此时电池两端的电压等于开路电压，即V =V OC 。
只要电位器的滑动臂一离开中间位置，电桥就会失去平衡。当它由中点O 向A 滑动时，V a >V b 。于是电池支路里加进了一个由零开始的渐增的正偏压。以至于I F >I L ，
。 I =-(I F -I L )，伏安特性曲线进入第四象限（见图1a ）
当滑动臂从O 向B 滑动时，V a
如此，通过改变PN 结的偏压，既测得了完整的负载特性，又全面测得了电池的光伏安特性。同时，因为这个方法本身给出了由负→零→正变化的直流偏压，因此它还能用于电池PN 结的暗伏安特性测量。
⑵ 实验装置
补偿法的实验电路如图5所示这一电路是为全面测量电池的光、暗特性而设计的，同时为了比较，还附加了直接法测量电路。所有这些特性曲线均可用记录仪记录。其电压值由直流数字电压表读取，电流值由毫安表测得的短路电流I SC 定标。
实验过程中采用模拟太阳光，这里采用经0.3~0.5%硫酸铜水溶液滤去部分红外光的碘钨灯光源，其光谱曲线如图6所示。实验中借助于“标准”电池调节光源电压或调节硫酸铜水溶液的量，使模拟太阳光为AM1.5的光谱照度或其它所需照度。
AM1.5是指大气质量为1.5。它是表征太阳实际辐照条件的量。因为大气层中存在大量的水蒸气、二氧化碳、氧气、臭氧和尘埃，当太阳光通过大气层时，它们将对太阳辐射产生吸收、散射或反射，使太阳的辐照度被削弱。其削弱的程度与太阳光通过大气层的距离有关。对于同样的大气层厚度，太阳光直射和斜射通过大气层的距离是不相同的。故用大气质量（AM ），即太阳光斜射通过大气层的距离与太阳光直射通过大气层的距离之比，来表征太阳的实际辐照条件。
如果大气层厚度为D ，太阳光以入射角Z 倾斜射入大气层，那么，太阳光通过大气层的距离d 为
d =DSecZ
d AM ==SecZ D
显然大气质量就是太阳入射角的正割。
例如太阳在天顶，Z=0，则AM=1，谓之大气质量为1（即AM1）；又如太阳斜射，Z=48.2O ，则AM=1.5，谓之大气质量为1.5（即AM1.5）。还需指出，地球大气层外的上空没有空气，大气质量为零，用AM0来表示。
太阳电池的测量普遍采用的是地球上大部分地区都能得到的AM1.5所对应的太阳光谱分布。这一太阳光谱分布的积分能量是83.5mw/cm2。但是，人们常用的AM1.5太阳光谱分布的辐射功率数据是100mw/cm2。
除了辐照条件外，电池测量还有温度要求。由于半导体的温敏特性，硅太阳电池的参数，尤其是开路电压和输出功率都具有可观的温度系数：
dV OC =-2. 25m V C dT dP m =-0. 45% C dT
因此，为了比较电池的性能，必须统一测试温度，故有25℃的测试条件。实验室采用半导体PN 结致冷和热敏电阻测温控温的25℃样品台来保证测试所需的温度条件。
4． 实验步骤
⑴ 按照实验线路图接好线。
⑵ 将函数记录仪X 、Y 量程置于高档，通电预热，样品台通电，使之恒温于25℃，稳压电源输出电压设为3V 。
⑶ 调节碘钨灯电源电压，使其光照度为AM1.5，然后换上待测样品。
⑷ 依据电池样品的I SC 、V OC 值选择记录仪的X 、Y 量程，并用调零旋钮选好曲线的位置（注意：调零旋钮一经选定，不得再动）。
⑸ 旋转可变电阻，先抬笔试画。其间注意寻找AM1.5条件下，该样品刚好实现电池短路补偿的电源电压。若此电压为V 0，则稳压电源值调到V 0+0.5~1V为妥。一切调好后落笔，旋
(1)(1)转可变电阻画出样品AM1.5的I~V曲线。记下X 、Y 量程和用表测量的V O C , I SC 。
⑹ 使X 、Y 量程旋钮分别置于“短路”，确定I 轴、V 轴。
⑺ 减小光强（为了使电池参数不变，光强应作微小改变），抬笔调电位器。先试画然后落笔
(2)(2)记录稍小光强下的I~V曲线。注意记下其V OC , I SC 。
⑻ 关断光源，并将电池避光，记录电池暗条件下的正向特性，其间注意电流轴要反向，并注意记下对应上述两短路电流值的正向电流及正向压降。即
(1)I F =I SC 时的
时的V F (1)V F (2)I F =I SC
(2)
5． 数据处理及分析
⑴ 最大输出功率和最佳负载
在AM1.5曲线上，根据各点的I 、V 乘积之极大值，定出最佳工作电压V m 、最佳工作电流I m ，于是最佳负载为
R m =V m I m
最大输出功率为 (6)
(7) P m =V m ⋅I m
⑵ 填充因子
最大输出功率P m 与V OC ⨯I SC 之比称为太阳电池的填充因子，用FF 表示。显然，FF 越大，I~V曲线越接近方形，P m 也越大。
FF =
⑶ 光电转换效率η
光电转换效率η定义为P m V I =m m V OC I SC V OC ISC (8) η=P m FF ⋅I SC V OC =A ⋅P in A ⋅P in (9)
式中，A 是电池总面积；P in 是AM1.5太阳光谱下电池单位面积上入射的光功率。其值为100cm 2。
⑷ 串联电阻R S
电池的串联电阻实际上是一个分布参数。从构成上来讲，它主要与硅片电阻率、扩散薄层电阻、电极尺寸形状及制备技术有关。但是在测量过程中，它是基于等效电路的集中参数来处理的。其测量方法主要是不同光强下的负载曲线比较法及暗特性曲线比较法。前者确定的是最佳负载附近的串联电阻，故较有实际意义。
① 不同光强下的负载曲线比较法
图7（a ）上A~V曲线最佳工作点P a 的电压、电流分别为V a 、I a ，在稍小光照下的I~V曲线上选一点P b ，使其满足：
(I SC )b -I b =(I SC )a -I a
即(I F )b =(I F )a
在这两种不同的光强下，PN 结的正向电流不变，因此由图2（b ）可得
I b R S +V b =I a R S +V a 所以R S =V b -V a V b -V a =I a -I b I SC a -I SC b (10)
② 光、暗特性比较法
由电池等效电路不难理解：电池正向暗特性饱含了R S 的影响，而电池光照下的开路电压V OC 不包含R S 的影响。因而可以用光、暗特性比较法测出R S 。
把图7（b ）中的电池二极管正向暗特性曲线改变电流轴的方向后与其光照下的负载特性曲线叠合。这样电压轴上与V F 对应的正向电流I F =I SC ，于是根据上述分析可得
∆V =V F -V OC =I SC R S
R S =
⑸ 反向饱和电流I 0 开路情况下，exp V F -V OC I SC (11) qV OC >>1，所以，（3）式括号中的1可以略去，于是得到 AKT
V OC =AKT I SC ln q I 0
那么，由a 、b 两曲线可得 (V oc )a V OC b =ln (I SC )a -ln I 0 ln I SC b -ln I 0
⎡(V OC )a ⎤()()ln I -ln I SC SC b a ⎥⎢V OC b ⎥由此可以导出 I 0=exp ⎢OC a ⎢⎥-1⎢⎥V OC b ⎣⎦
⑹ PN 结质量因子A (12)
(1)(1)(2)(2) 求得了反向饱和电流I 0，依据AM1.5下的V O ，或稍弱光强下的由（5）, I V C SC OC , I SC ，
式即可求得PN 结质量因子A 。
6． 思考题
⑴ 根据实验结果参考附录或有关资料，分析样品负载特性，并提出改进措施。 ⑵ 为是么说补偿法能使实验者直观深入地认识电池的工作机制呢？
⑶ 如果短路补偿时电源电压为v 0，为是么说电源电压调到V 0+0. 5~1V 为妥？
⑷ 当可变电阻滑动臂调到B 端尽头时，实验上如何实现其电源电压也刚好调到短路电压补偿点？
7． 附录：实际硅太阳电池I~V特性曲线
由图2（b ）中的实际电池等效电路可以导出I~V特性方程为
+IR S )⎛q (V
AKT ⎫I (R S +R )⎪-I =I L -I F -I sh =I L -I 0 e -1 ⎪R sh ⎝⎭
式中，R sh , I sh 是由于PN 结区的缺陷及PN 结表面的沾污所引入的旁路电阻、旁路电流；R S 是浅结、电极图形设计及电极欧姆接触等原因引入的串联电阻；R 是负载电阻；A 是PN 结的质量因子，它反映了PN 结完整性对电池性能的影响。PN 结完整者，A =1；一般情况下，A =1. 6~1. 8；劣质者，A =3~4。I F , I L 与电池材料、制作工艺、结特性有关。由此可见，电池光A~V特性是电池设计制作过程中各种因素影响的综合表现。因此，深入研究电池光A~V特性能从中获得很多信息。
下面提供一些有关的曲线供大家分析用。它们是图8~图14。