太阳能电池基本特性实验报告.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑太阳能电池基本特性实验报告 竭诚为您供给优质文档/双击可除 太阳能电池根本特性测验报告 篇一：测验报告--太阳能电池伏安特性的测量 测验报告 姓名：张伟楠班级：F0703028学号：5070309108测验劳绩：同组姓名：张家鹏测验日期：08.03.17指导教师：批阅日期： 太阳能电池伏安特性的测量 【测验目的】 1.了解太阳能电池的工作原理及其应用2.测量太阳能电池的伏安特性曲线 【测验原理】 1．太阳电池的布局 以晶体硅太阳电池为例，其布局示意图如图1所示．晶体硅太阳电池以硅半导体材料制成大面积pn结举行工作．一般采用n+/p同质结的布局，即在约10cm×10cm面积的p型硅片（厚度约500μm）上用分散法制作出一层很薄（厚度~0.3μm）的经过重掺杂的n型层．然后在n型层上面制作金属 第 1 页 共 9 页 栅线，作为正面接触电极．在整个后面也制作金属膜，作为后面欧姆接触电极．这样就形成了晶体硅太阳电池．为了裁减光的反射损失，一般在整个外观上再笼罩一层减反射膜． 图一太阳电池布局示意图 2．光伏效应 图二太阳电池发电原理示意图 当光照射在距太阳电池外观很近的pn结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度eg，那么在p区、n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对．那些在结邻近n区中产生的少数载流子由于存在浓度梯度而要分散．只要少数载流子离pn结的距离小于它的分散长度，总有确定几率分散到结界面处．在p区与n区交界面的两侧即结区，存在一空间电荷区，也称为耗尽区．在耗尽区中，正负电荷间形成一电场，电场方向由n区指向p区，这个电场称为内建电场．这些分散到结界面处的少数载流子（空穴）在内建电场的作用下被拉向p区．同样，假设在结邻近p区中产生的少数载流子（电子）分散到结界面处，也会被内建电场急速被拉向n区．结区内产生的电子–空穴对在内建电场的作用下分别移向n区和p区． 假设外电路处于开 路状态，那么这些光生电子和空穴积累在pn结邻近，使p区获得附加正电荷，n区获得附加负电荷，这样在pn结 第 2 页 共 9 页 上产生一个光生电动势．这一现象称为光伏效应 （photovoltaiceffect,缩写为pV）．3．太阳电池的表征参数 太阳电池的工作原理是基于光伏效应．当光照射太阳电池时，将产生一个由n区到p区的光生电流Iph．同时，由于pn结二极管的特性，存在正向二极管电流ID，此电流方向从p区到n区，与光生电流相反．因此，实际获得的电流I为 （1） 式中VD为结电压，I0为二极管的反向饱和电流，Iph为与入射光的强度成正比的光生电流，其比例系数是由太阳电池的布局和材料的特性抉择的．n称为梦想系数（n值），是表示pn结特性的参数，通常在1~2之间．q为电子电荷，kb为波尔茨曼常数，T为温度． 假设疏忽太阳电池的串联电阻Rs，VD即为太阳电池的端电压V，那么（1）式可写为 （2） 当太阳电池的输出端短路时，V=0（VD≈0），由（2）式可得到短路电流 即太阳电池的短路电流等于光生电流，与入射光的强度成正比．当太阳电池的输出端开路时，I=0，由（2）和（3）式可得到开路电压 第 3 页 共 9 页 （3） 当太阳电池接上负载R时，所得的负载伏–安特性曲线如图2所示．负载R可以从零到无穷大．当负载Rm使太阳电池的功率输出为最大时，它对应的最大功率pm为 （4） 式中Im和Vm分别为最正确工作电流和最正确工作电压．将Voc与Isc的乘积与最大功率pm之比定义为填充因子FF，那么 （5） FF为太阳电池的重要表征参数，FF愈大那么输出的功率愈高．FF取决于入射光强、材料的禁带宽度、梦想系数、串联电阻和并联电阻等． 太阳电池的转换效率η定义为太阳电池的最大输出功率与照射到太阳电池的总辐射能pin之比，即 （6） 图三太阳电池的伏–安特性曲线 4．太阳电池的等效电路 图四太阳电池的等效电路图 太阳电池可用pn结二极管D、恒流源Iph、太阳电池的电极等引起的串联电阻Rs和相当于pn结泄漏电流的并联电阻Rsh组成的电路来表示，如图3所示，该电路为太阳电池的等效电路．由等效电路图可以得出太阳电池两端的电流和 第 4 页 共 9 页 电压的关系为 （7） 为了使太阳电池输出更大的功率，务必尽量减小串联电阻Rs，增大并联电阻Rsh． 【测验数据记录、测验结果计算】 ◆测验中测得的各个条件下的电流、电压以及对应的功率的表格如下： 表1 1.根据以上数据作出各个条件下太阳能电池的伏安特性曲线 2.各个条件下，光伏组件的输出功率p随负载电压V的变化 【对测验结果中的现象或问题举行分析、议论】 ◆各个条件下太阳能电池的伏安特性曲线图的分析与议论从图中的曲线可以明显看出： 1.光照距离越近，也即是光强越大，电池产生的电动势越大（但不能断定是 否有上界）； 2.研究电动势的大小，两个电池并联，电动势几乎不变，电池串联，电动势 大致增大一倍； 3.研究电池电阻的大小，在I-V图里，函数线越陡，电 第 5 页 共 9 页 阻越小，函数线越平 坦，电阻越大。

在图中可以看出：串联电池使得电池的总电阻倍增，而并联使得电池的总电阻减小；光照强度越大，电池的电阻越小（但应有下界），光照强度越大，电池的电阻越大 4.研究电池的短路电流（这里以图中的各个最大电流作为短路电流），电池 的并联使得短路电流增大，串联使得短路电流减小（这是由于内阻串并联的理由）；光照强度越大，短路电流越大，光照强度越小，短路电流越小（从太阳能电池的原理可知：光照强度抉择了光生电流的大小，从而抉择了短路电流和电动势的大小） ◆各个条件下输出功率p随负载电压V的变化曲线图的分析与议论 1.虽然各个曲线不是更加平滑，但对于最大输出功率的测量还是很告成的， 由于在每条曲线的最高点邻近所测量的数据点都足够多，这样对最大功率的估计的切实度有很好的扶助 篇二：太阳能电池根本特性研究测验数据 五：数据记录与处理1 表一负载电压和电流记录表 由上图可知：当R小于某一值时，负载电流几乎不变， 第 6 页 共 9 页 — 7 —。