太陽(yáng)能電池串并聯(lián)輸出功率比較

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案太陽(yáng)能電池串并聯(lián)輸出功率比較一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1）比較太陽(yáng)能電池不同接法下的輸出功率（ 2）找出哪種接法適合電阻大的用電器哪種接法適合電阻小的用電器二，實(shí)驗(yàn)器材太陽(yáng)能電池特性測(cè)試試驗(yàn)儀（THQTN-1 ）三，實(shí)驗(yàn)原理1太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)以晶體硅太陽(yáng)電池為例，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示晶體硅太陽(yáng)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 cm ×10 cm 面積的 p 型硅片（厚度約 500 m ）上用擴(kuò)散法制作出一層很薄 （厚度 0.3 m ）的經(jīng)過重?fù)诫s的 n 型層然后在 n 型層上面制作金屬柵線， 作為正面接觸電極 在整個(gè)

2、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(yáng)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精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2光伏效應(yīng)當(dāng)光照射在距太陽(yáng)電池表面很近的pn 結(jié)時(shí)，只要入射光子的能量大于半導(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(duì)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(zhǎng)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)在耗盡區(qū)中，正負(fù)電荷間形成一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由 n 區(qū)指向 p 區(qū)，這個(gè)電場(chǎng)稱為內(nèi)建電場(chǎng) 這些擴(kuò)散到

3、結(jié)界面處的少數(shù)載流子（空穴）在內(nèi)建電場(chǎng)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(chǎng)迅速被拉向n 區(qū)結(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下分別移向n 區(qū)和 p 區(qū)如果外電路處于開精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案路狀態(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(shì)這一現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)（Photovoltaic Effect,縮寫為 PV）3太陽(yáng)電池的表征參數(shù)太陽(yáng)電池的工作原理是基于光伏效應(yīng) 當(dāng)光照射太陽(yáng)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

4、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) 是由太陽(yáng)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(yáng)電池的串聯(lián)電阻 Rs，VD 即為太陽(yáng)電池的端電壓 V，則（ 1）式可寫為（2）當(dāng)太陽(yáng)電池的輸出端短路時(shí)， V = 0 （VD 0 ），由（ 2）式可得到短路電流即太陽(yáng)電池的短路

5、電流等于光生電流，與入射光的強(qiáng)度成正比當(dāng)太陽(yáng)電池的輸出端開路時(shí)，I = 0 ，由（ 2） 和（ 3）式可得到開路電精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案壓（3 ）當(dāng)太陽(yáng)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(wú)窮大當(dāng)負(fù)載 Rm 使太陽(yáng)電池的功率輸出為最大時(shí)，它對(duì)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(yáng)電池的重要表征參數(shù)， FF 愈大則輸出的功率愈高 FF 取決于入射光強(qiáng)、材料的禁帶寬度、 理 想系數(shù)、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等（ 6）四，實(shí)驗(yàn)思路取四

6、個(gè)太陽(yáng)能電池分三種不同的接法（全部串聯(lián)，全部并聯(lián)，兩個(gè)串聯(lián)兩個(gè)并聯(lián)）將太陽(yáng)能電池外接可變電阻，用白光照射。測(cè)量其在不精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案同負(fù)載下的 I,U ，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的 P，畫出 P-U 曲線，理論上 P-U 曲線應(yīng)是一條拱形的平滑曲線， 可根據(jù)曲線找出 Pm 對(duì)應(yīng)的 U,再根據(jù) U 找出對(duì)應(yīng)的 R。改變太陽(yáng)能電池的接法， 重復(fù)上述步驟，比較不同 Pm 對(duì)應(yīng)的負(fù)載 R，找出那種接法適合電阻大的用電器， 哪種適合電阻小的用電器。五，實(shí)驗(yàn)步驟（ 1）連接電路圖如圖所示（ 2）測(cè)短路電流 I sc 和開路電壓 Uoc（ 3）測(cè)量在不同負(fù)載電阻下 I，U，記錄數(shù)據(jù)， P=IU 計(jì)算出對(duì)應(yīng)的P,繪制

7、 p-u 曲線圖（ 4）求太陽(yáng)能電池最大輸出功率時(shí)的負(fù)載電阻（ 5）計(jì)算填充因子 FF= Pm /( Isc U oc )（ 6）改變太陽(yáng)能電池的接法，重復(fù)上述操作六，對(duì)方案的可行性分析經(jīng)分析，該方案的原理完整正確，邏輯清晰，對(duì)各物理量的意思及其之間的的關(guān)系， 推理都有詳細(xì)的說明。 實(shí)驗(yàn)要測(cè)量的數(shù)據(jù)是太陽(yáng)能電池在不同接法下， 通過其兩端的電壓和回路中的電流，通過改變電阻的大小來(lái)記錄多組數(shù)據(jù)， 這些都可以在提供的實(shí)驗(yàn)箱上完成， 所提供的儀器滿足需要。 由于所要記錄的數(shù)據(jù)比較多，需要不停地改變電阻，在實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)導(dǎo)致電阻旋鈕損壞； 其次電流和電壓一直在變化，可能會(huì)出現(xiàn)超量程的情況， 但如果為了不超量程而選用的量程較大會(huì)使測(cè)得的數(shù)據(jù)不夠精確，誤差較大。所以在操作過程中我精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案?jìng)円J(rèn)真謹(jǐn)慎， 選擇合適的量程進(jìn)行測(cè)量并注意觀察示數(shù)變化