實驗十太陽電池伏安特性測量

1、實驗十 太陽電池伏-安特性測量1一、簡介太陽能電池的結(jié)構(gòu) 以晶體硅太陽電池為例，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-1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)進行工作。一般采用n+/p同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，即在約10cm10cm面積的p型硅片（厚度0.3m）的經(jīng)過重參雜的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，一般在整個表面上再覆蓋一層減反射膜。2二、簡介光伏效應(yīng)當(dāng)光照射在距太陽電池表面很近的pn結(jié)時，只要入射光子的能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬Eg，則在p區(qū)、n區(qū)和結(jié)區(qū)光子被吸收會產(chǎn)生電子-空穴對。

2、如果外電場處于開路狀態(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)生一個光生電動勢。這一現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng) 3三、太陽電池的表征參數(shù)1、短路電流：Isc=Iph Iph為與入射光的強度成正比的光生電流，2、開路電壓：3、最大功率Pm Pm=ImVm 式中Im和Vm分別為最佳工作電壓4、填充因子FF 最大功率Pm與Isc與Voc乘積之比 FF=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取決于入射光強、材料的禁帶寬度、理想系數(shù)、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等。45、太陽電池的等效電路5四、太陽能電池的伏安特性6五、實驗電路太陽能電池7六

3、、實驗過程： 將太陽光伏組件，負(fù)載電阻R0、R1、R2通過接線板連成回路，同時，把路端電壓連接到數(shù)據(jù)采集器CH1輸入端，把R0二端的電壓接入數(shù)據(jù)采集器CH2輸入端，并設(shè)置數(shù)據(jù)采集器X軸為CH1，Y軸為CH2。改變負(fù)載電阻R1和R2，采集流經(jīng)負(fù)載的電流I和負(fù)載上的電壓V，即可得到該光伏組件的伏-安特性曲線。測量過程中輻射光源與光伏組件的距離要保持不變，以保證整個過程中是在相同光照度下進行的。 8 分別測量以下幾種條件下光伏組件的伏-安特性曲線 輻射光源與光伏組件的距離為60cm； 輻射光源與光伏組件的距離為80cm； 輻射光源與光伏組件的距離為80cm，并且電池板轉(zhuǎn)過一角度（如30度）；（演示實驗） 輻射光源與光伏組件的距離為80cm，將兩組光伏組件串聯(lián)； 輻射光源與光伏組件的距離為80cm，將兩組光伏組件并聯(lián)。9關(guān)鍵步驟根據(jù)采集的圖像曲線變化情況，來調(diào)節(jié)R1或R2 在旋動R1或R2時，注意旋動的速度。10實驗數(shù)據(jù)及處理1、數(shù)據(jù)記錄2、用計算機處理數(shù)據(jù)3、畫出不同條件下的各種曲線（1）光伏組件的伏-安特性曲線；（2）光伏組件的輸出功率P隨負(fù)載電壓V的變化；（3）光伏組件的輸出功率P隨負(fù)載電阻R的變化。11確定不同條件下光伏組件的短路電流Isc，開路電壓Voc，最大功率Pm，最佳工作電流Im、工作電壓Vm及負(fù)載電阻Rm，填充因子FF，并將這些實驗數(shù)據(jù)列在一表格內(nèi)進行比較。 1