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1、太陽能電池特性實(shí)驗(yàn) 能源短缺環(huán)境污染 太陽能光伏發(fā)電是可以預(yù)見的清潔能源利用最好方案。太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic，photo 光線，voltaics 電力，縮寫為PV)，簡(jiǎn)稱光伏。 本實(shí)驗(yàn)主要研究多晶硅，非晶硅兩種太陽能電池的特性。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè) 量 太 陽 能 電 池 的 暗 伏 安 特 性 ；2.測(cè) 量 開 路 電 壓 、 短 路 電 流 與 光 強(qiáng) 關(guān) 系 的 ；3.測(cè) 量 太 陽 能 電 池 輸 出 特 性 。 實(shí)驗(yàn)原理 太
2、陽 光 電 池 的 發(fā) 電 原 理 是 利 用 太 陽 電 池 吸 收 0.4m 1.1m波 長(zhǎng) (針 對(duì) 硅 晶 )的 太 陽 光 ， 將 光 能 直 接 轉(zhuǎn) 變 成 電 能 輸 出 的 一 種發(fā) 電 方 式 。 太 陽 能 電 池 是 一 種 可 以 將 能 量 轉(zhuǎn) 換 的 光 電 元 件 ， 由 運(yùn) 用 P型與 N型 半 導(dǎo) 體 接 合 而 成 的 ， 其 基 本 結(jié) 構(gòu) 就 是 一 個(gè) 大 面 積 的 P-N結(jié) 。 N 勢(shì)壘電場(chǎng)方向 空間電荷區(qū) P 圖1 半導(dǎo)體P-N結(jié)示意圖 光 源 （ 碘 鎢 燈 ） 、 電 壓 源 、 電 流 表 、 太 陽 能 電 池 、 電壓 /光 強(qiáng) 表 、
3、 遮 光 罩 、 滑 動(dòng) 支 架 、 導(dǎo) 軌 、 可 變 電 阻 箱 等實(shí)驗(yàn)儀器 1. 開 路 電 壓 open-circuit voltage ( VOC )： 太 陽 能 電 池 處 于 開 路狀 態(tài) 時(shí) 兩 端 電 壓 ， 即 負(fù) 載 斷 開 時(shí) 測(cè) 得 的 最 大 電 壓 2. 短 路 電 流 short-circuit current (ISC)： 太 陽 電 池 處 于 短 路 狀 態(tài)時(shí) 流 過 的 電 流 ， 即 負(fù) 載 電 阻 為 零 時(shí) 測(cè) 得 的 最 大 電 流 。 光 伏 電 池 的 主 要 性 能 參 數(shù) 有 開 路 電 壓 VOC、短 路電 流 I SC、最 大 輸
4、出 功 率 Pmax、填 充 因 子 F. F、能 量 轉(zhuǎn) 換效 率 s(%)等。 輸出電流I Pmax （輸出功率） ISC VOC 輸出電壓V 圖2 太陽能電池的輸出特性 3. 輸 出 功 率 ： 太 陽 能 電 池 的 輸出 功 率 為 輸 出 電 壓 與 輸 入 電 壓的 乘 積 。輸 出 電 壓 與 輸 出 電 流 的 最 大 乘積 值 稱 為 最 大 輸 出 功 率 Pmax 。 4. 填 充 因 子 Fill Factor (F.F)， 是 太 陽 能 電 池 性 能 優(yōu) 劣 的 重 要參 數(shù) ， 其 值 越 大 ， 電 池 的 光 電 轉(zhuǎn) 換 效 率 越 高 。scmax. I
5、V PFF oc 5. 能 量 轉(zhuǎn) 換 效 率 Power Conversion Efficiency (s(%) )：太 陽 電 池 的 最 大 輸 出 功 率 和 入 射 光 的 功 率 之 比 。 %100% max ins PP 2003.0 mS * 測(cè) 太 陽 能 輸 出 特 性 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) ， 選 30cm處 的 光 強(qiáng)SIPin 其中I為光強(qiáng)，S為面積 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 太 陽 能 電 池 的 暗 伏 安 特 性 測(cè) 量伏安特性測(cè)量接線原理圖 注意：1.打開光源，用遮光罩罩住太陽能電池； 2.注意電路的連接；將“電壓輸出”接口的兩根線互換，即加上反向電壓； 3.電流表量程建議
6、為200mA ，表1僅需測(cè)量電壓為-7-3V時(shí)多晶硅和非晶硅的電流。 表1 三種太陽能電池的暗伏安特性測(cè)量 2. 測(cè) 試 電 池 的 開 路 電 壓 與 短 路 電 流注意：1.打開光源開關(guān)，預(yù)熱5分鐘； 2.打開遮光罩，將光強(qiáng)探頭裝在太陽能電池板位置，測(cè)試儀設(shè)為“光強(qiáng)測(cè)量”； 3.將光探頭換為多晶硅或非晶硅時(shí)，需要把測(cè)試儀設(shè)置為“電壓表”狀態(tài) 表2 三種太陽能電池開路電壓與短路電流隨光強(qiáng)變化關(guān)系 3. 測(cè) 試 電 池 的 輸 出 特 性 （ 改 變 負(fù) 載 ）注意：1.選距離為30cm進(jìn)行實(shí)驗(yàn)； 2.邊做邊算，找出并標(biāo)注最大的輸出功率，且之后需有兩組數(shù)據(jù)做支撐。 表3 3種太陽能電池輸出特性實(shí)驗(yàn) 注意事項(xiàng)2. 做 太 陽 能 電 池 輸 出 特 性 實(shí) 驗(yàn) 也 就 是 表 3時(shí) ， 要 邊 做邊 算 ， 找 到 最 大 值 ， 并 作 標(biāo) 注 ， 且 找 到 最 大 值 后 需要 有 兩 組 數(shù) 據(jù) 來 支 撐 ；3. 每 個(gè) 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 上 的 儀 器 不 能 相 互 調(diào) 換 ；4. 實(shí) 驗(yàn) 完 畢 后 ， 請(qǐng) 整 理 好 試 驗(yàn) 臺(tái) 。1. 開 路 電 壓 、 短 路 電 流 不 能 同 時(shí) 測(cè) ； 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 用坐標(biāo)紙畫出特性曲線圖預(yù)習(xí)手冊(cè)數(shù)據(jù)頁實(shí)驗(yàn)報(bào)告
太陽能電池特性
