太陽電池伏安特性的研究及其應(yīng)用

1、1 寧寧 夏夏 大大 學(xué)學(xué) 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)課程電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)課程 綜合設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告 （2012201220132013 學(xué)年第二學(xué)期）學(xué)年第二學(xué)期） 題目：題目：太陽電池伏安特性的研究及其應(yīng)用 院（系）：物理電氣信息學(xué)院院（系）：物理電氣信息學(xué)院 專業(yè)班級：應(yīng)用物理班班專業(yè)班級：應(yīng)用物理班班 學(xué)學(xué) 號：號：12012241921 學(xué)生姓名：魏少華學(xué)生姓名：魏少華 分分 數(shù)：數(shù)： 教師簽字：教師簽字： 2013 年年 06 月月 18 日日 1 太陽電池伏安特性的研究及其應(yīng)用 摘摘 要要: : 太陽能電池是一種利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件， 又叫光伏器件，主要有單晶

2、硅電池和單晶砷化鎵電池等。太陽電池最初為 空間航天器使用，空間航天器用單晶硅太陽電池的基本材料為純度達(dá) 0.999999、電阻率在 10 歐厘米以上的 P 型單晶硅，包括 p-n 結(jié)、電極和 減反射膜等部分，受光照面加透光蓋片（如石英或滲鈰玻璃）保護(hù)，防止 電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質(zhì)子的輻射損傷。單體電池尺寸從 22 厘米至 5.95.9 厘米，輸出功率為數(shù)十至數(shù)百毫瓦，它的理論光電轉(zhuǎn)換 效率為 20%以上 ，實(shí)際已達(dá)到 15%以上 關(guān)鍵詞：光能轉(zhuǎn)換成電能關(guān)鍵詞：光能轉(zhuǎn)換成電能 應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛 環(huán)保環(huán)保 可持續(xù)可持續(xù) 1.引言 太陽電池發(fā)展歷史可以追溯到 1839 年，當(dāng)時(shí)的法國物

3、理學(xué)家 Alexander- Edmond Becquerel 發(fā)現(xiàn)了光伏特效應(yīng)（Photovoltaic effect） 。直到 1883 年， 第一個(gè)硒制太陽電池才由美國科學(xué)家 Charles Fritts 所制造出來。在 1930 年代，硒制電池及氧化銅電池已經(jīng)被應(yīng)用在一些對光線敏感的儀器上，例 如光度計(jì)及照相機(jī)的曝光針上。 中國第一個(gè)太陽電 1 目錄目錄 1.引言. .1 1 2.太陽電池的應(yīng)用2 2 2.1 太陽電池應(yīng)用的領(lǐng)域 錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.2 太陽電池應(yīng)用的現(xiàn)狀 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.太陽電池的伏安特性 .錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.1

4、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.2 實(shí)驗(yàn)原理 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.數(shù)據(jù)處理 .錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.1 作圖 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.2.1.實(shí)驗(yàn)總結(jié) .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.2.2 誤差分析 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .錯(cuò)誤！未定義書簽。 1 2.太陽電池的應(yīng)用 太陽電池板應(yīng)用的領(lǐng)域： 1.用戶太陽能電源：（1）小型電源 10-100W 不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如 高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等； （2）3-5KW 家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏

5、水泵：解決無電地區(qū)的深 水井飲用、灌溉。 2. 交通領(lǐng)域：如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、 高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。 3. 通訊/通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/ 尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵 GPS 供電等。 4. 石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、 石油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海洋檢測設(shè)備、氣象/水文觀測設(shè)備等。 5.家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、 黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。 6.光伏電站：10KW-50MW 獨(dú)立光伏電

6、站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各種大 型停車廠充電站等。 7.太陽能建筑：將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型建筑實(shí) 現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。 8.其他領(lǐng)域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、 汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電 系統(tǒng)；（3）海水淡化設(shè)備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。 1 太陽能電池應(yīng)用現(xiàn)狀太陽能電池應(yīng)用現(xiàn)狀 據(jù) Dataquest 的統(tǒng)計(jì)資料顯示，全世界共有 136 個(gè)國家投入普及應(yīng)用太陽 能電池的熱潮中，其中有 95 個(gè)國家正在大規(guī)模地進(jìn)行太陽能電池的研制 開發(fā)，積極生產(chǎn)各種相關(guān)的節(jié)能新產(chǎn)品。199

7、8 年，全世界生產(chǎn)的太陽能電 池，其總的發(fā)電量達(dá) 100 光伏發(fā)電 0 兆瓦，1999 年達(dá) 2850 兆瓦。根據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì) EPIA2008 年的預(yù)測，如果按照 2007 年全球 裝機(jī)容量為 2.4GW 來計(jì)算，2010 年全球的年裝機(jī)容量將達(dá)到 6.9GW,2020 年和 2030 年將分別達(dá)到 56GW 和 281GW，2010 年全球累計(jì)裝機(jī)容量為 25.4GW，預(yù)計(jì) 2020 年達(dá) 到 278GW，2030 年達(dá)到 1864GW。全球太陽能電池產(chǎn)量以年均復(fù)合增長 率 47%的速度迅猛增長，2008 年產(chǎn)量達(dá)到 6.9GW。8 許多國家正在制訂中長期太陽能開發(fā)計(jì)劃，準(zhǔn)備在 21

8、世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)太 陽能，美國能源部推出的是國家光伏計(jì)劃，日本推出的是陽光計(jì)劃。 NREL 光伏計(jì)劃是美國國家光伏計(jì)劃的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，該計(jì)劃在單晶硅 和高級器件、薄膜光伏技術(shù)、PVMaT、光伏組件以及系統(tǒng)性能 1 太陽能電池汽車 和工程、 光伏應(yīng)用和市場開發(fā)等 5 個(gè)領(lǐng)域開展研究工作。 美國還推出了太陽能路燈計(jì)劃,旨在讓美國一部分城市的路燈都改為由太 陽能供電，根據(jù)計(jì)劃，每盞路燈每年可節(jié)電 800 度。日本也正在實(shí)施太 陽能7 萬套工程計(jì)劃， 日本準(zhǔn)備普及的太陽能住宅發(fā)電系統(tǒng)，主要是裝 設(shè)在住宅屋頂上的太陽能電池發(fā)電設(shè)備，家庭用剩余的電量還可以賣給電 力公司。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)家庭可安裝一部發(fā)電 300

9、0 瓦的系統(tǒng)。歐洲則將研究開 發(fā)太陽能電池列入著名的尤里卡高科技計(jì)劃，推出了10 萬套工程計(jì)劃 。這些以普及應(yīng)用光電池為主要內(nèi)容的太陽能工程計(jì)劃是推動(dòng)太陽能光 電池產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ弧?日本、韓國以及歐洲地區(qū)總共 8 個(gè)國家決定攜手合作，在亞洲內(nèi)陸及非洲 沙漠地區(qū)建設(shè)世界上規(guī)模最大的太陽能發(fā)電站，他們的目標(biāo)是將占全球陸 地面積約 1/4 的沙漠地區(qū)的長時(shí)間日照資源有效地利用起來，為 30 萬用戶 提供 100 萬千瓦的電能。計(jì)劃將從 2001 年開始，花 4 年時(shí)間完成。 美國和日本在世界光伏市場上占有最大的市場份額。美國擁有世界上最大 的光伏發(fā)電廠，其功率為 7MW，日本也建成了發(fā)電功

10、率達(dá) 1MW 的光伏 發(fā)電廠。全世界總共有 23 萬座光伏發(fā)電設(shè)備，以色列、澳大利亞、新西 蘭居于領(lǐng)先地位。 1 20 世紀(jì) 90 年代以來，全球太陽能電池行業(yè)以每年 15%的增幅持續(xù)不斷地 發(fā)展。據(jù) Dataquest 發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)和預(yù)測報(bào)告顯示，美國、日本和西歐 工業(yè)發(fā)達(dá)國家在研究開發(fā)太陽能方面的總投資，1998 年達(dá) 570 億美元； 1999 年 646 億美元；2000 年 700 億美元；2001 年將達(dá) 820 億美元；2002 年有望突破 1000 億美元 中國太陽能電池現(xiàn)狀中國太陽能電池現(xiàn)狀 中國對太陽能電池的研究開發(fā)工作高度重視，早在七五期間，非晶硅半導(dǎo) 體的研究工作已經(jīng)

11、列入國家重大課題；八五和九五期間，中國把研究開發(fā) 的重點(diǎn)放在大面積太陽能電池等方面。2003 年 10 月，國家發(fā)改委、科技 部制定出未來 5 年太陽能資源開發(fā)計(jì)劃，發(fā)改委光明工程將籌資 100 億 元用于推進(jìn)太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)劃到 2015 年全國太陽能發(fā)電系統(tǒng) 總裝機(jī)容量達(dá)到 300 兆瓦。中國已成為全球光伏產(chǎn)品最大制造國，中國即 將出臺的新能源振興規(guī)劃 ，中國光伏發(fā)電的裝機(jī)容量規(guī)劃為 2020 年達(dá) 到 20GW，是原來可再生能源中長期規(guī)劃中 1.8GW 的 10 多倍。 2002 年，國家有關(guān)部委啟動(dòng)了西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計(jì)劃，通過太陽能和 小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無電鄉(xiāng)的 1

12、多晶硅太陽能電池 用電問題。這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)建起了幾條 太陽能電池的封裝線，使太陽能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。據(jù)專家預(yù)測， 中國光伏市場需求量為每年 5MW,20012010 年，年需求量將達(dá) 10MW， 從 2011 年開始，中國光伏市場年需求量將大于 20MW。 國內(nèi)太陽能硅生產(chǎn)企業(yè)主要有洛陽單晶硅廠、河北寧晉單晶硅基地和四川 峨眉半導(dǎo)體材料廠等廠商，其中河北寧晉單晶硅基地是世界最大的太陽能 單晶硅生產(chǎn)基地，占世界太陽能單晶硅市場份額的 25%左右。 在太陽能電池材料下游市場，國內(nèi)生產(chǎn)太陽能電池的企業(yè)主要有宏威集團(tuán)、 無錫尚德、海潤光伏、南京中電、保定英利、河北晶

13、澳、林洋新能源、蘇 州阿特斯、常州天合、拓日新能、云南天達(dá)光伏科技、寧波太陽能電源、 京瓷（天津）太陽能等公司，總計(jì)年產(chǎn)能在 800MW 以上。 2009 年，國務(wù)院根據(jù)工信提供的報(bào)告指出多晶硅產(chǎn)能過剩，實(shí)際業(yè)界人并 不認(rèn)可，科技部已經(jīng)表態(tài)，多晶硅產(chǎn)能并不過剩3。 太陽能電池發(fā)展前景太陽能電池發(fā)展前景 太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、 通信、 家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、 海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路。但是在現(xiàn)階段，它的成本 還很高，發(fā)出 1kW 電需要投資上萬美元，因此大規(guī)模使用仍然受到經(jīng)濟(jì) 上的限制。 市場上銷售的

14、光伏電池主要是單晶硅為原料生產(chǎn)的。由于單晶硅電池生產(chǎn) 1 能耗大，一些專家認(rèn)為現(xiàn)有單晶硅電池生產(chǎn)能耗大于其生命周期內(nèi)捕獲的 太陽能，是沒有價(jià)值的。最樂觀的估計(jì)是需要 10 年左右時(shí)間，使用單晶 硅電池所獲得的太陽能才能大于其生產(chǎn)所消耗的能量。而單晶硅是石英砂 經(jīng)還原，融化后拉單晶得到的。生產(chǎn)過程能耗大，產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)多， 環(huán)境污染嚴(yán)重。國外紛紛將其轉(zhuǎn)移到中國生產(chǎn)。我國各地大上單晶硅及單 晶硅電池生產(chǎn)線。據(jù)業(yè)界老大施正榮先生答記者透露，2008 年大陸光伏電 池產(chǎn)量占全球總量 30%，中國光伏產(chǎn)業(yè)連續(xù)兩年成為世界第一。 然而，我們不掌握光伏電池生產(chǎn)技術(shù)。單晶硅光伏電池生產(chǎn)技術(shù)雖然很成 熟，然

15、而還在不斷發(fā)展，其他各種光伏電池技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。光伏電池 的成本和光電轉(zhuǎn)換效率離真正市場化還有很大差距，光伏電池市場主要靠 各國政府財(cái)政補(bǔ)貼。歐洲市場光伏發(fā)電補(bǔ)貼高達(dá)每度電 1 元以上。今后， 要使光伏電池大規(guī)模應(yīng)用，必須不斷改進(jìn)光伏電池效率和生產(chǎn)成本，在這 個(gè)過程中，生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品會(huì)不斷更新?lián)Q代。其更新?lián)Q代周期短，僅 35 年。光伏電池生產(chǎn)企業(yè)投資大，回收周期長，由于技術(shù)更新快，國內(nèi) 企業(yè)，如果不掌握技術(shù)，及時(shí)更新技術(shù)，就會(huì)很快被淘汰，很可能不能收 回投資。9 但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光電轉(zhuǎn)換 裝置的發(fā)明，各國對環(huán)境的保護(hù)和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電

16、池仍將是利用太陽輻射能比較切實(shí)可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利 用太陽能開辟廣闊的前景。 太陽電池伏安特性的研究 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.1. 了解太陽能電池的工作原理及其應(yīng)用了解太陽能電池的工作原理及其應(yīng)用 1 2.2. 測量太陽能電池的伏安特性曲線測量太陽能電池的伏安特性曲線 【實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理】 1太陽電池的結(jié)構(gòu) 以晶體硅太陽電池為例，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示晶體硅太陽電池以硅 半導(dǎo)體材料制成大面積pn 結(jié)進(jìn)行 工作一般采用n+/p 同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，即在約10 cm10 cm 面積的p 型硅 片（厚度約500 m）上用擴(kuò)散法制作出一層很?。ê穸?.3 m）的經(jīng) 過重?fù)诫s的n 型層然后在

17、n 型層上面制作金屬柵線，作為正面接觸電 極在整個(gè)背面也制作金屬膜，作為背面歐姆接觸電極這樣就形成了晶 體硅太陽電池為了減少光的反射損失，一般在整個(gè)表面上再覆蓋一層減 反射膜 圖一 太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖 2光伏效應(yīng) 圖二 太陽電池發(fā)電原理示意圖 當(dāng)光照射在距太陽電池表面很近的pn 結(jié)時(shí)，只要入射光子的能量大于半 1 導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg ，則在p 區(qū)、n 區(qū)和結(jié)區(qū)光子被吸收會(huì)產(chǎn)生電子空穴對那些在結(jié)附近n 區(qū)中產(chǎn) 生的少數(shù)載流子由于存在濃度梯度而要擴(kuò)散只要少數(shù)載流子離pn 結(jié)的 距離小于它的擴(kuò)散長度，總有一定幾率擴(kuò)散到結(jié)界面處在p 區(qū)與n 區(qū)交 界面的兩側(cè)即結(jié)區(qū)，存在一空間電荷區(qū)，也稱為耗盡區(qū)在

18、耗盡區(qū)中，正 負(fù)電荷間形成一電場，電場方向由n區(qū)指向p 區(qū)，這個(gè)電場稱為內(nèi)建電 場這些擴(kuò)散到結(jié)界面處的少數(shù)載流子（空穴）在內(nèi)建電場的作用下被拉 向p 區(qū)同樣，如果在結(jié)附近p 區(qū)中產(chǎn)生的少數(shù)載流子（電子）擴(kuò)散到結(jié) 界面處，也會(huì)被內(nèi)建電場迅速被拉向n 區(qū)結(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電子空穴對在 內(nèi)建電場的作用下分別移向n 區(qū)和p 區(qū)如果外電路處于開路狀態(tài)，那么 這些光生電子和空穴積累在pn 結(jié)附近，使p 區(qū)獲得附加正電荷，n 區(qū)獲 得附加負(fù)電荷，這樣在pn 結(jié)上產(chǎn)生一個(gè)光生電動(dòng)勢這一現(xiàn)象稱為光伏 效應(yīng)（Photovoltaic Effect, 縮寫為PV） 3太陽電池的表征參數(shù) 太陽電池的工作原理是基于光伏效應(yīng)當(dāng)

19、光照射太陽電池時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè) 由n 區(qū)到p 區(qū)的光生電流Iph同 時(shí)，由于pn 結(jié)二極管的特性，存在正向二極管電流ID，此電流方向從p 區(qū)到n 區(qū)，與光生電流相反因此， 實(shí)際獲得的電流I 為 （1） 式中VD 為結(jié)電壓，I0 為二極管的反向飽和電流，Iph 為與入射光的強(qiáng)度 成正比的光生電流，其比例系數(shù) 1 是由太陽電池的結(jié)構(gòu)和材料的特性決定的n 稱為理想系數(shù)（n 值），是 表示pn 結(jié)特性的參數(shù)，通常在12 之間q 為電子電荷，kB 為波爾茨曼常數(shù)，T 為溫度 如果忽略太陽電池的串聯(lián)電阻Rs，VD 即為太陽電池的端電壓V，則（1） 式可寫為 （2） 當(dāng)太陽電池的輸出端短路時(shí)，V = 0（VD

20、 0），由（2）式可得到短路 電流 即太陽電池的短路電流等于光生電流，與入射光的強(qiáng)度成正比當(dāng)太陽電 池的輸出端開路時(shí)，I = 0，由（2） 和（3）式可得到開路電壓 （3） 當(dāng)太陽電池接上負(fù)載R 時(shí)，所得的負(fù)載伏安特性曲線如圖2 所示負(fù)載R 可以從零到無窮大當(dāng)負(fù)載 Rm 使太陽電池的功率輸出為最大時(shí)，它對應(yīng)的最大功率Pm 為 （4） 式中Im 和Vm 分別為最佳工作電流和最佳工作電壓將Voc 與Isc 的乘 積與最大功率Pm 之比定義為填 充因子FF，則 （5） FF 為太陽電池的重要表征參數(shù)，F(xiàn)F 愈大則輸出的功率愈高FF 取決于 1 入射光強(qiáng)、材料的禁帶寬度、理 想系數(shù)、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻

21、等 太陽電池的轉(zhuǎn)換效率 定義為太陽電池的最大輸出功率與照射到太陽電 池的總輻射能Pin 之比，即 （6） 圖三 太陽電池的伏安 特性曲線 4太陽電池的等效電路 圖四 太陽電池的等效電路圖 太陽電池可用pn 結(jié)二極管D、恒流源Iph、太陽電池的電極等引起的串聯(lián) 電阻Rs 和相當(dāng)于pn 結(jié)泄漏電 流的并聯(lián)電阻Rsh 組成的電路來表示，如圖3 所示，該電路為太陽電池的 等效電路由等效電路圖可以得出太陽電池兩端的電流和電壓的關(guān)系為 （7） 為了使太陽電池輸出更大的功率，必須盡量減小串聯(lián)電阻 Rs，增大并聯(lián)電 1 阻 Rsh 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算】 實(shí)驗(yàn)中測得的各個(gè)條件

22、下的電流、電壓以及對應(yīng)的功率的表格如下：實(shí)驗(yàn)中測得的各個(gè)條件下的電流、電壓以及對應(yīng)的功率的表格如下： 太陽電池伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表 60cm80cm I/mAV/VR/P/AVI/mAV/VR/P/AV 75.900053.40.0000 75.10.8811.720.6652.70.6712.710.04 74.82.3831.821.7852.31.0119.310.05 73.73.7250.472.7450.71.8536.490.09 72.84.6263.463.3649.12.8457.840.14 715.8882.824.1748.83.5472.540.17 6

23、9.56.8197.994.7348.34.3289.440.21 697.01101.594.8447.54.83101.680.23 53.112.14228.636.4541.88.71208.370.36 35.414.3403.955.0633.612.24364.290.41 26.715561.804.0121.914.2648.400.31 2115.4733.333.2314.515.41062.070.22 17.715.5875.712.7412.315.71276.420.19 14.415.71090.282.2610.116.11594.060.16 016.580

24、16.40.00 80cm 串聯(lián)80cm 并聯(lián) I/mAV/VR/P/AVI/mAV/VR/P/AV 54.2000107.6000 53.20.47.520.02106.60.928.630.10 531.120.750.06102.62.4523.880.25 52.82.241.670.1299.64.1341.470.41 52.72.343.640.1295.26.2265.340.59 523.8774.420.2091.27.6483.770.70 51.64.7692.250.2586.29.06105.100.78 47.810.6221.760.5161.713.03211

25、.180.80 44.516.86378.880.753814.6384.210.55 1 40.221.1524.880.8527.215.05553.310.41 33.126.4797.580.8721.715.23701.840.33 3625.5708.330.9217.915.36858.100.27 2727.21007.410.7314.215.48 1090.1 4 0.22 031.4015.92 1 1 1 1 對實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的現(xiàn)象或問題進(jìn)行分析、討論對實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的現(xiàn)象或問題進(jìn)行分析、討論】 各個(gè)條件下太陽能電池的伏安特性曲線圖的分析與討論各個(gè)條件下太陽能電池的伏安特性曲線

26、圖的分析與討論 從圖中的曲線可以明顯看出：從圖中的曲線可以明顯看出： 1.1. 光照距離越近，也即是光強(qiáng)越大，電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢越大（但不能斷光照距離越近，也即是光強(qiáng)越大，電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢越大（但不能斷 定是否有上界）定是否有上界） ； 2.2. 研究電動(dòng)勢的大小，兩個(gè)電池并聯(lián)，電動(dòng)勢幾乎不變，電池串聯(lián)，電研究電動(dòng)勢的大小，兩個(gè)電池并聯(lián)，電動(dòng)勢幾乎不變，電池串聯(lián)，電 動(dòng)勢大致增大一倍；動(dòng)勢大致增大一倍； 3.3. 研究電池電阻的大小，在研究電池電阻的大小，在 I-VI-V 圖里，函數(shù)線越陡，電阻越小，函數(shù)線圖里，函數(shù)線越陡，電阻越小，函數(shù)線 越平坦，電阻越大。在圖中可以看出：串聯(lián)電池使得電池的總

27、電阻倍越平坦，電阻越大。在圖中可以看出：串聯(lián)電池使得電池的總電阻倍 增，而并聯(lián)使得電池的總電阻減小；光照強(qiáng)度越大，電池的電阻越小增，而并聯(lián)使得電池的總電阻減??；光照強(qiáng)度越大，電池的電阻越小 （但應(yīng)有下界）（但應(yīng)有下界） ，光照強(qiáng)度越大，電池的電阻越大。，光照強(qiáng)度越大，電池的電阻越大。 4.4. 研究電池的短路電流（這里以圖中的各個(gè)最大電流作為短路電流）研究電池的短路電流（這里以圖中的各個(gè)最大電流作為短路電流） ， 電池的并聯(lián)使電池的并聯(lián)使得短路電流增大，串聯(lián)使得短路電流減?。ㄟ@是由于內(nèi)阻串并聯(lián)得短路電流增大，串聯(lián)使得短路電流減小（這是由于內(nèi)阻串并聯(lián) 1 的原因）的原因） ；光照強(qiáng)；光照強(qiáng)度越大

28、，短路電流越大，光照強(qiáng)度越小，短路電流越度越大，短路電流越大，光照強(qiáng)度越小，短路電流越 ?。◤奶柲茈姵氐脑砜芍汗庹諒?qiáng)度決定了光生電流的大小，從?。◤奶柲茈姵氐脑砜芍汗庹諒?qiáng)度決定了光生電流的大小，從 而決定了短路電流和電動(dòng)勢的大?。┒鴽Q定了短路電流和電動(dòng)勢的大?。?。 各個(gè)條件下輸出功率各個(gè)條件下輸出功率 P P 隨負(fù)載電壓隨負(fù)載電壓 V V 的變化曲線圖的分析與討論的變化曲線圖的分析與討論 1.1. 雖然各個(gè)曲線不是特別平滑，但對于最大輸出功率的測量還是很成雖然各個(gè)曲線不是特別平滑，但對于最大輸出功率的測量還是很成 功的，因?yàn)樵诿織l曲線的最高點(diǎn)附近所測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)都足夠多，這功的，因

29、為在每條曲線的最高點(diǎn)附近所測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)都足夠多，這 樣對最大功率的估計(jì)的準(zhǔn)確度有很好的幫助。樣對最大功率的估計(jì)的準(zhǔn)確度有很好的幫助。 2.2. 研究個(gè)條件下的最大功率的大小，可以看出：雙電池供電（不論是串研究個(gè)條件下的最大功率的大小，可以看出：雙電池供電（不論是串 聯(lián)還是并聯(lián)）都會(huì)提高電池總輸出功率；光照強(qiáng)度越大，輸出功率聯(lián)還是并聯(lián)）都會(huì)提高電池總輸出功率；光照強(qiáng)度越大，輸出功率 也越大，光照強(qiáng)度越小，輸出功率也越小。也越大，光照強(qiáng)度越小，輸出功率也越小。 3.3. 研究達(dá)到最大功率時(shí)的電壓研究達(dá)到最大功率時(shí)的電壓，從圖中可以看出：光照強(qiáng)度越大，從圖中可以看出：光照強(qiáng)度越大， 也就越大，光照強(qiáng)

30、度越小，也就越大，光照強(qiáng)度越小，相對偏小；電池并聯(lián)對相對偏小；電池并聯(lián)對的改變不大，的改變不大， 而電池串聯(lián)會(huì)明顯加大而電池串聯(lián)會(huì)明顯加大（個(gè)人認(rèn)為這跟電池電阻在總電路中的比重（個(gè)人認(rèn)為這跟電池電阻在總電路中的比重 有關(guān)）有關(guān)） 。 各個(gè)量的統(tǒng)計(jì)各個(gè)量的統(tǒng)計(jì) /mA /V /mW/mW /mA/mA /v/v / /歐歐 FFFF 60cm60cm 112.19.68410.257.77.11123.20.378 80cm80cm 86.18.99266.745.25.90130.50.345 80cm80cm 串串62.718.69556.537.115.0404.30.475 1 聯(lián)聯(lián) 80cm80cm 并并 聯(lián)聯(lián) 140.89.36552.176.9 7.1893.4 0.419 1.1. ； 分析：分析： 1.1. 從測得的從測得的 FFFF 數(shù)據(jù)可以看出，太陽能電池的填充因子并