太阳能电池特性数据处理参考
太阳能电池基本特性实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除太阳能电池基本特性实验报告篇一：实验报告--太阳能电池伏安特性的测量实验报告姓名：张伟楠班级：F0703028学号：5070309108实验成绩：同组姓名：张家鹏实验日期：08.03.17指导教师：批阅日期：太阳能电池伏安特性的测量【实验目的】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【实验原理】1．太阳电池的结构以晶体硅太阳电池为例，其结构示意图如图1所示．晶体硅太阳电池以硅半导体材料制成大面积pn结进行工作．一般采用n+/p同质结的结构，即在约10cm×10cm面积的p型硅片（厚度约500μm）上用扩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型层上面制作金属栅线，作为正面接触电极．在整个背面也制作金属膜，作为背面欧姆接触电极．这样就形成了晶体硅太阳电池．为了减少光的反射损失，一般在整个表面上再覆盖一层减反射膜．图一太阳电池结构示意图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表面很近的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，则在p区、n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对．那些在结附近n区中产生的少数载流子由于存在浓度梯度而要扩散．只要少数载流子离pn结的距离小于它的扩散长度，总有一定几率扩散到结界面处．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．这些扩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，如果在结附近p区中产生的少数载流子（电子）扩散到结界面处，也会被内建电场迅速被拉向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．如果外电路处于开路状态，那么这些光生电子和空穴积累在pn结附近，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结构和材料的特性决定的．n称为理想系数（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．如果忽略太阳电池的串联电阻Rs，VD即为太阳电池的端电压V，则（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（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分别为最佳工作电流和最佳工作电压．将Voc与Isc的乘积与最大功率pm之比定义为填充因子FF，则（5）FF为太阳电池的重要表征参数，FF愈大则输出的功率愈高．FF取决于入射光强、材料的禁带宽度、理想系数、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电压的关系为（7）为了使太阳电池输出更大的功率，必须尽量减小串联电阻Rs，增大并联电阻Rsh．【实验数据记录、实验结果计算】◆实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11.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【对实验结果中的现象或问题进行分析、讨论】◆各个条件下太阳能电池的伏安特性曲线图的分析与讨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，电阻越小，函数线越平坦，电阻越大。
太阳能电池特性
内容
9
I ( mA )
U(V)
R(Ω)
P (m W )
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
在坐标纸上绘制太阳能电池的伏安特性曲线（即 I～V 曲线）
·2·
（3）短路电流 Is =25 mA；开路电压 U0=
内容
1
I ( mA ) U(V)
R(Ω) P (m W )
内容
9
I ( mA )
U(V)
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11
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13
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16
在坐标纸上绘制太阳能电池的伏安特性曲线（即 I～V 曲线）
·3·
2．最大负载电阻 Rmax 和太阳能电池的内阻 Ri
结果/组数 Rmax (Ω) Ri (Ω) Rmax/ Ri
第一组 第二组 第三组 第四组
Rmax 是最大功率对应的电阻，Ri 是太阳能电池内阻（Ri = U0/ Is）
3．最大输出功率 Pmax 和开路电压与短路电流的乘积
结果/组数 Pmax (m W ) U0·Is(m W ) F=Pmax/ (U0·Is)
第一组
第二组
第三组
U0 是开路电压，Is 是短路电流，F 是填充因数
第四组
·4·
内容
1
I ( mA ) U(V)
R(Ω) P (m W )
内容
9
I ( mA )
U(V)
R(Ω)
P (m W )
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太阳能电池特性实验仪实验报告(综合)
太阳能电池特性研究实验数据记录报告
表1 三种太阳能电池的暗伏安特性测量
以电压作横坐标，电流作纵坐标，根据表1画出三种太阳能电池的伏安特性曲线。
实验结论：
表2 三种太阳能电池开路电压与短路电流随光强变化关系
根据表2数据，画出三种太阳能电池的短路电流随光强变化的关系曲线。
实验结论：
指导教师：（签字）
2014年月日
表3 三种太阳能电池输出特性实验 D=20cm 光强I= W/m2S=2.5×10-3m2Pin=I×S= mW
根据表3数据作3种太阳能电池的输出伏安特性曲线及功率曲线。
找出最大功率点，对应的电阻值即为最佳匹配负载。
根据表3数据和图4可以得出三种太阳能电池的最佳匹配负载分别为：
单晶硅：Ω，多晶硅：Ω，非晶硅：Ω
根据表3中数据计算三种太阳能电池的填充因子：
表4 三种太阳能电池的填充因子
计算转换效率：
表5 三种太阳能电池的转换效率表
实验结论：。
指导教师：（签字） 2014年月日。
太阳能表格参考
太阳能电池特性的测量数据表格参考
【实验数据表格】
1．全暗情况下，太阳能电池在外加偏压时伏安特性的测量
2. 恒定光照下，太阳能电池在不加偏压时伏安特性的测量
20，测量太阳能电不加偏压，在使用遮光罩条件下，保持白光源到太阳能电池距离cm
池的输出I对太阳能电池的输出电压U的关系，测量电路请自拟。
把测量结果记录到表3。
表恒定光照下太阳能电池在不加偏压时伏安特性数据记录
RΩ
(
)
(
RΩ)
3．测量太阳能电池SC I 和OC U 与相对光强0J /J 的关系(选作)
用光强计测定不同光源距离时的光强值。
短路电流可以直接用万用表的直流电流档量出，开路电压则直接用万用表的直流电压档量出。
把测量结果记录到表4中：
表4 太阳能电池SC I 和OC U 与相对光强0J /J 的关系（选作，可不写）。
太阳能电池特性测试实验报告
太阳电池特性测试实验太阳能是人类一种最重要可再生能源，地球上几乎所有能源如: 生物质能、风能、水能等都来自太阳能。
利用太阳能发电方式有两种：一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
其中，光—电直接转换方式是利用半导体器件的光伏效应进行光电转换的，称为太阳能光伏技术，而光—电转换的基本装置就是太阳电池。
太阳电池根据所用材料的不同可分为：硅太阳电池、多元化合物薄膜太阳电池、聚合物多层修饰电极型太阳电池、纳米晶太阳电池、有机太阳电池。
其中，硅太阳电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。
硅太阳电池又分为单晶硅太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池和非晶硅薄膜太阳电池三种。
单晶硅太阳电池转换效率最高，技术也最为成熟，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但单晶硅成本价格高。
多晶硅薄膜太阳电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池。
非晶硅薄膜太阳电池成本低，重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力，但稳定性不高，直接影响了实际应用。
太阳电池的应用很广，已从军事、航天领域进入了工业、商业、农业、 通信、家电以及公用设施等部门，尤其是在分散的边远地区、高山、沙漠、海岛和农村等得到广泛使用。
目前，中国已成为全球主要的太阳电池生产国，主要分布在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。
一、 实验目的1． 熟悉太阳电池的工作原理； 2． 太阳电池光电特性测量。
二、 实验原理（1） 太阳电池板结构以硅太阳电池为例：结构示意图如图1。
硅太阳电池是以硅半导体材料制成的大面积PN 结经串联、并联构成，在N 型材料层面上制作金属栅线为面接触电极，背面也制作金属膜作为接触电极，这样就形成了太阳电池板。
为了减小光的反射损失，一般在表面覆盖一层减反射膜。
（2） 光伏效应当光照射到半导体PN 结上时，半导体PN 结吸收光能后，两端产生电动势，这种现象称为光生伏特效应。
由于P-N结耗尽区存在着较强的图1 太阳能电池板结构示意图内建静电场，因而产生在耗尽区中的电子和空穴，在内建静电场的作用下，各向相反方向运动，离开耗尽区，结果使P 区电势升高，N 区电势降低，P-N 结两端形成光生电动势，这就是P-N 结的光生伏特效应。
太阳能电池的基本特性[1]
![太阳能电池的基本特性[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/57742c4369eae009581bec78.png)
太阳能电池基本特性-----太阳能的发展前景引言：随着社会的发展，资源的利用越来越多，但是资源的储量却是越来越少，这就需要我们利用一些与传统资源相不同的新型能源。
太阳能是一种新型能源的代表，它将在我们今后的生活发展中起到很多的作用。
太阳能电池是将太阳能转换成电能的一中能量转换器，本论文将先对太阳能电池的一些基本特性进行研究，得到一些相应的结论，最后对太阳能在今后的发展中前景进行讨论！摘要：研究太阳能电池的基本结构和基本原理，通过具体实验，记录数据，对太阳能电池的基本特性和一些主要参数测定的分析，（参数包括：开路电压，短路电流，最佳负载电阻，填充因子等）。
太阳能在生活中的应用，未来的发展。
关键词：太阳能电池，特性、参数，能源。
署名：赵鹏正文：1，研究对象及相关术语。
研究太阳能电池的基本特性和主要参数，并对太阳能在生活中的应用及未来的发展前景的讨论！太阳能是一种辐射能，一种新的能源，要想将他转换成电能就必须借助一种能量转换器，即太阳能电池。
太阳能电池又称为光电池或光生伏特电池。
2，基本原理太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。
所谓光生伏特效应就是PN结在光照时结两端会产生光生电动势的现象。
（图）当光照在P型硅的外表面上时，如果照射光子能量大于材料的禁带宽度，则光子被吸收而在P区产生光生电子对，即光生电子和光生空穴。
由于P型硅做得很薄，故有很多光生载流子扩散到PN结中。
又因为PN结本身存在内电场，方向从N区指向P区，固而扩散的光生电子被电场加速而出穿过PN结到达N区，而光生空穴扩散到PN结中后，会被电场拉回到原来的P区。
这样，光生电子与光生空穴形成光生电场，方向与内电场相反。
太阳能电池的伏安特性：（数据，图）。
由数据及上图可得结论，在没有光照时，太阳能电池可视为一个理想的二极管！(1)对短路电流（Isc ）的测量：Isc=0.76mA在具体实验中，我们是采用直接用万用表接到光电池的两端进行测量，以此表示短路电流。
5.17-太阳能电池特性研究（讲义版）
实验5.17 太阳能电池的特性研究[前言]能源短缺和地球生态环境污染目前已经成为人类面临的最大问题。
本世纪初进行的世界能源储量调查显示，全球剩余煤炭只能维持约216年，石油只能维持45年，天然气只能维持61年，用于核发电的铀也只能维持71年。
另一方面，煤炭、石油等矿物能源的使用，产生大量的CO2、SO2等温室气体，造成全球变暖，冰川融化，海平面升高，暴风雨和酸雨等自然灾害频繁发生，给人类带来无穷的烦恼。
根据计算，现在全球每年排放的CO2已经超过500亿吨。
我国能源消费以煤为主，CO2的排放量占世界的15%，仅次于美国，所以减少排放CO2、SO2等温室气体，已经成为刻不容缓的大事。
推广使用太阳辐射能、水能、风能、生物质能等可再生能源是今后的必然趋势。
广义地说，太阳光的辐射能、水能、风能、生物质能、潮汐能都属于太阳能，它们随着太阳和地球的活动，周而复始地循环，几十亿年内不会枯竭，因此我们把它们称为可再生能源。
太阳的光辐射可以说是取之不尽、用之不竭的能源。
太阳与地球的平均距离为1亿5千万公里。
在地球大气圈外，太阳辐射的功率密度为1.353kW /m2，称为太阳常数。
到达地球表面时，部分太阳光被大气层吸收，光辐射的强度降低。
在地球海平面上，正午垂直入射时，太阳辐射的功率密度约为1kW /m2，通常被作为测试太阳电池性能的标准光辐射强度。
太阳光辐射的能量非常巨大，从太阳到地球的总辐射功率比目前全世界的平均消费电力还要大数十万倍。
每年到达地球的辐射能相当于49000亿吨标准煤的燃烧能。
太阳能不但数量巨大，用之不竭，而且是不会产生环境污染的绿色能源，所以大力推广太阳能的应用是世界性的趋势。
太阳能发电有两种方式。
光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成蒸汽，再驱动汽轮机发电，太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高。
光—电直接转换方式是利用光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。
太阳能电池基本特性测定实验
太阳能电池基本特性测定实验太阳能电池基本特性测定实验太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。
当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。
太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。
硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。
单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。
在实验室里最高的转换效率为23%,规模生产时的效率为15%。
在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。
多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。
因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。
非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。
但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。
太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。
我们开设此太阳能电池的特性研究实验，通过实验了解太阳能电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。
该实验作为一个综合设计性的物理实验，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。
太阳能电池数据处理
由图表可知
由公式（10）可得
二.测量太阳能电池无光照的伏安特性
数据记录与处理
一.测量光照状态下太阳能电池的短路电流I sc 、开路电压U oc 、最大输出功率P max 、最佳负载及填充因子F f
由表一整理出图一
max P
由表二整理出图二
图二 正向偏压与电流关系图
拟合I-U曲线得到y = 0.0333e0.087x，即 I0=0.0333mA，β=0.087.
三.测量太阳能电池的短路电流Isc、Uoc与相对光强的关系，求出近似函数关系并对比开路电压和短路电流的关系
三.测量太阳能电池的短路电流Isc、Uoc与相对光强的关系，求出近似函数关系并对比开路电压和短路电流的关系
由表三整理出图三
图三 不同光强下太阳能电池开路电压及短路电流关系图
由图像可知，随着光强比值不断增大，开路电压Uoc和短路电流Isc也不断则高达，但渐渐趋于平缓。
说明当光强增大到很大时，开路电压几乎与光照强度无关。
由表五可知，串联时开路电压为两块之和，而短路电流不变，适合需要较高电压的场合，并联时开路电压不变，短路电流为两块之和，适合需要
较高电流的场合。
五.测量太阳能电池板串并联特性
四.测量不同角度光照下太阳能电池板开路电压、短路电流
比较得知，随着角度增大，太阳能电池的最大功率逐渐减小。
角度增大越多，
功率减小速率越快。
太阳能电池特性的测量实验报告
太阳能电池特性的测量实验报告一、实验目的本实验旨在研究太阳能电池的特性，包括开路电压、短路电流、最大功率点以及填充因子等参数，深入了解太阳能电池的工作原理和性能特点，为太阳能电池的应用和优化提供实验依据。
二、实验原理太阳能电池是一种基于半导体pn 结光生伏特效应的能量转换器件。
当太阳光照射到太阳能电池表面时，光子的能量被半导体吸收，产生电子空穴对。
在内建电场的作用下，电子和空穴分别向 n 区和 p 区移动，形成光生电流和光生电压。
1、开路电压（Voc）当太阳能电池处于开路状态时，即外电路电阻无穷大，此时输出的电压即为开路电压。
开路电压与半导体材料的禁带宽度、光照强度和温度等因素有关。
2、短路电流（Isc）当太阳能电池的输出端被短路，即外电路电阻为零，此时流过的电流即为短路电流。
短路电流主要取决于光照强度和电池的面积。
3、最大功率点（Pm）在不同的负载电阻下，太阳能电池的输出功率不同。
当负载电阻与太阳能电池的内阻匹配时，输出功率达到最大值，此时对应的工作点称为最大功率点。
4、填充因子（FF）填充因子是衡量太阳能电池性能的重要参数，定义为最大功率与开路电压和短路电流乘积的比值，即 FF ＝ Pm ／（Voc × Isc)。
三、实验仪器与材料1、太阳能电池实验装置包括太阳能电池板、可变电阻箱、数字电压表、数字电流表、光源等。
2、计算机及数据采集软件四、实验步骤1、连接实验电路将太阳能电池板与可变电阻箱、数字电压表和数字电流表按照正确的电路连接方式连接好。
2、测量开路电压在光源关闭的情况下，将可变电阻箱调至无穷大，测量太阳能电池的开路电压 Voc，并记录数据。
3、测量短路电流在光源关闭的情况下，将可变电阻箱调至零，测量太阳能电池的短路电流 Isc，并记录数据。
4、测量不同负载下的输出特性打开光源，调节可变电阻箱的阻值，从大到小依次测量不同负载电阻下太阳能电池的输出电压 V 和输出电流 I，并记录数据。
太阳能光伏电池特性实验研究
３ 刘 荣． 自然 能供 电技 术． 北京 ： 学 出版 社 ．０ ０ 科 ２０
４ 陈 维 ．户 用 光 伏 建 筑 一 体 化 发 电 系 统及 太 阳 能 半 导 体 照 明技 术研
阳辐射强度的拟合 曲线。从图中可以看出： ①不同环境温度
究［ ． Ｄ］ 中国科 学技 术大学，０６ ２０
时输 出功 率为 ８１Ｗ ． ． ６ 已经 降至最 大输 出功 率的 ２ ％。 ０
图 ５为 太 阳 能 电 池 的 伏 安 特 性 曲 线 及 功 率 随 电 压 变 化 曲 线 ， 图 中 可 以 看 出 ， 电 压 在 ０ １Ｖ 之 间 变 化 时 ， 流 从 当 ～４ 电 变 化 不 大 ．输 出 功 率 随 着 电 压 的 增 大 缓 慢 增 大 ．电 压 大 于
阻抗 ） 的影 响 ， 从而 使得太 阳能电池 的输 出功率发 生变化 ， 其 实际转换 效率受 到一定 限制 。因此 ． 太 阳能光 伏 电池 输 出 对
特性 的研 究成 为了一个重要课 题… 与 跟踪式太 阳能光伏系 统相 比， 固定 式太 阳能光 伏 系统有着 结构 简单 、 本低 廉等 成 优点 。太 阳能光伏 电池表 面温度将 随辐 射能 的增 强而升 高 。 在一定程 度上影 响了太 阳能 电板的输 出功率 。 本文 主要 对 固 定式单 晶硅太 阳能 电池输 出功率等进行 了实验研究 。
压 及流 过 负载 的 电流 。当太 阳辐 射 为 ９ ８ ，环境 温 度 为 ３． ８ ３ ．℃时 。 验结果如 图 ２至图 ５所示 。 ９５ 实
－ ＊ ＊ 口
如果 负载 Ｒ 不 短路 ， 那么 Ｐ Ｎ结 内流 过 的电流 ，方 向 － ｄ 与光生 电流方 向相 反 ． 会抵 消部分 光生 电流 ． 少数载 流子 使 注入和扩 散 。太 阳能 电池 输 出的净 电流 ， 是光 生电流 和 二极 管电 流 ，之差 ，故太 阳能 电池的光 伏 ＩＶ特性 可表示 ｄ — 为：
太阳能电池板输出伏安特性数据012
表9两种调节模式下太阳能电池输出的最大功率点记录
参量
最佳工作电压
最佳工作电流
最大输出功率
手动调节
17.5
0.87
15.2
自动调节
17.4
0.81
13.9
表10加MPPT前后负载的电学参数
负载
加MPPT之前
加MPPT之后
电压（V)
电流(A)
功率(W)
电压（V)
电流(A)
功率(W)
20/3电阻
6.6
表4
开路电压V
短路电流A
上电池板
20.3
0.34
下电池板
20.1
0.35
两块串联
40.9
0.346
两块并联
20.2
0.69
图1太阳能电池组件输出特性曲线
图2图3
图4
表5
光源与板距离：60cm光强：523W/m２
序号
电压
电流
功率
序号
电压
电流
功率
1
0
1.1
0
12
11
1.08
11.88
2
1.04
1.1
1.144
1.05
6.93
12.62
1.809
13.07
30/12V灯
3.4
1.5
5.1
6
2.38
14.28
表11控制器对蓄电池的过充保护实验
电压
13.03
13.2
13.4
13.7
13.09
14.1
14.3
14.5
电流
0.97
0.94
0.93
太阳能电池的基本特性与性能参数
lx太阳能电池的基本特性太阳能电池的基木持性有太阳能电池的极性、太阳电池的性能参数.太阳能电池的伏安特性三个基木特性。
具体解释如下1、太阳能电池的极性硅太阳能电池的一般制成P+/N型结构或N+/P型结构，P+和N+,表示太阳能电池正面光照层半导休材料的导电类型：N和P,表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。
太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。
2、太阳电池的性能参数太阳电池的性能参数由开路电爪短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。
这些参数是衡虽太阳能电池性能好坏的标忐。
3太阳能电池的伏安特性P-N结太阳能电池包含一个形成干表而的浅P-N结、一个条状及抬状的正面欧姆接触.一个涵盖整个背部表而的背面欧姆接触以及一层在正血的抗反射层。
、”I电池暴露于太阳光谱时，能址小于禁带宽度Eg的光子对电池输出并无贡献。
能虽大于禁帯宽度Eg的光子才会对电池输出贡献能虽Eg,大于Eg的能量则会以热的形式消耗掉。
因此，在太阳能电池的设汁和制造过程中，必须考遥这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。
2、有关太阳电池的性能参数1、开路电压开路电压U0C：即将太阳能电池S F 100 mW/cm2的光源照射下，在两端开路时.太阳能电池的输出电压值。
2、短路电流短路电流ISC：就是将太阳能电池宜干标准光源的照射下，在输出端短路时.流过太阳能电池两端的电流。
3、大输出功率太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的1：作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。
如果选择的负载迫阻值能使输出电压和电流的乘枳锻大期可获得锻大输出功率，用符号Pm表示。
此时的工作电压和匸作电流称为垠佳工作电斥和最佳匸作电流分别用符号Um fli Im表示。
4、填充因子太阳能电池的另一个重要参数是填充伙I子FF•他是最大输出功率与开路电压和短路电流乘枳之比。
FF是衡量太阳能电池输岀特性的重耍指标，是代表太阳能电池在带报佳负銭时，能输出的报大功率的特性，其值越大表示太阳能电池的输出功率越大。
太阳能电池特性研究
0.3 0.052 0.008 0.004 2.2 5.9 1.854 0.053 3 175.4 93 1.089
0.6 0.119 0.021 0.007 2.3 8.1 2.9 0.071
0.9 0.238 0.045 0.011 2.4 11.7 4.5 0.101
从图和数据可以看出，在无光照射的情况下，三种太阳能电池呈现出了典型的 P-N 结特征。 即在正向电压增加到一定数值时，电流迅速增大。而在有着负向电压时，电池类似于断路， 即电阻非常大。还可以看出，单晶硅的 P-N 结特性十分明显，多晶硅其次，而非晶硅相比之
下 P-N 结特性就不是十分明显了，但是它仍然有明显的 P-N 结特性，将其图单独画出：
2． 测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系 开路电压即电池的电动势，是所有电池的一项重要指标，实验通过改变照射在太阳能电 池上的光功率测量其开路电压，光功率的变化由到光源的不同距离控制。 实验数据：
10 15 20 25 P/(W/m^2) 1048 510 268 166 单晶硅/V 2.8 2.65 2.54 2.44 多晶硅/V 2.93 2.8 2.69 2.61 非晶硅/V 3.11 2.99 2.9 2.83 用 origin 绘制出开路电压与光功率的关系图：
0.013 0.207 0.403 0.602 0.81 8.7 8.2 8 7.9 7.8 多 晶 U/V 0.014 0.208 0.408 0.598 0.801 硅 I/A 14 13.7 13.5 13.2 13 非 晶 U/V 0.001 0.2 0.4 0.6 0.8 硅 I/A 1.513 1.494 1.44 1.415 1.373 作出在 P=122W/m^2 时，三种电池的伏安特性曲线为：
太阳能电池基本特性研究实验数据
太阳能电池基本特性研究实验数据Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】录与处理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，此时，可视为恒流源；当R 大于某一值时，负载电流近乎按指数形式减小。
从图中可知：mA I SC 58.3= V U SC 61.1= 当R 增加时，P 先增加，后减小，UI P = 由图可看出，当R=Ω时，P m = 故填充因子：F f =OC SC U I P max =61.158.3728.5⨯=且F f 值越大，太阳能电池对光的利用率越高，光转化率越高.2， 表二太阳能电池正向偏压与电流数据表在图中取两点A （,）B （,）带入公式)1(-=βμe I I o j 可得方程组 =I o （μ—1） =I o （μ—1） 解方程组可得：I o = β=所以经验公式为：)1(5.702.0-=μe I j 3:表三不同光强下太阳能电池开路电压及短路电流有曲线可知，在不通光照下，随光照的增强，开路电压和短路电流也随之增强。
短路电流呈线性变化，开路电压开始增加较快，后趋于水平。
求OC SC U I 和：在图中取两点A （,1）B （,2）带入)1ln(1OSCOC I I U +=β可得方程组： )00.11ln(190.1OI +=β)00.21(ln 122.2O I +=β解方程组可得 I= β=所以，)0392.001ln 29.4SCOC OC SC I U U I +=（：之间的近似函数关系为和4:表四 不同角度光照下电池开路电压及短路电流在一定光照下随角度的逐渐增大,太阳能电池的输出功率逐渐减小。
5:表五 太阳能电池串并联特性因为电阻不是无限大，开路电压实际是有电流通过的；因为总电阻不为零，短路电流也不是理论中的无限大。
太阳能电池IV特性实验报告
太阳能电池IV特性实验报告一、本太阳能电池基本IV 特性实验 1. 实验目的 1.了解太阳能光伏电池的基本特性参数：开路电压、短路电流、峰值电压、峰值电流、峰值功率、填充因子及转换效率 2.了解太阳能光伏电池的伏安特性及曲线绘制 3.掌握电池特性的测试与计算 2. 实验设备光伏太阳能电池特性实验箱。
3. 实验原理（1）开路电压Uoc 开路电压（Open circuit voltage VOC），当将太阳能电池的正负极不接负载、使电流i=0 时，此时太阳能电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特(V)。
单片太阳能电池的开路电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.5～0.7V。
（2）短路电流Isc 短路电流（short-circuit current），当将太阳能电池的正负极短路、使电压u=0 时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是安培(A)，短路电流随着光强的变化而变化。
（3）峰值电压Um 峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。
峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是v。
峰值电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.45～0.5v，典型值为0.48v。
（4）峰值电流Im 峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。
峰值电流是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培(A)。
（5）峰值功率Pm 峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。
峰值功率是指太阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：Pm=Im×Um。
峰值功率的单位是w(瓦)。
太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度，因此太阳能电池的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101 号标准，其条件是：辐照度l000W/m2、光谱AMl.5、测试温度25±1℃。
（6）填充因子FF 填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值。
太阳能电池基本特性测定实验
太阳能电池的基本技术参数除短路电流 和开路电压 外,还有最大输出功率 和填充因子 。最大输出功率 也就是 的最大值。填充因子 定义为
(2)
是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。 值越大,说明太阳能电池对光的利用率越高。
【实验内容及步骤】
1.在没有光源（全黑）的条件下，测量太阳能电池正向偏压时的 特性（直流偏压从 ）
5
10
152025Fra bibliotek3035
40
45
50
2.在不加偏压时，在使用遮光罩条件下，保持白光源到太阳能电池距离20CM，测量太阳能电池的输出电流对太阳能电池的输出电压的关系。太阳能电池在光照时，测量输出功率与负载电阻的关系。
3.测量太阳能电池 和 与相对光强 的关系。
【注意事项】
1. 连接电路时，保持太阳能电池无光照条件。
（1）设计测量电路图，并连接。
（2）测量太阳能电池接受到相对光强度 不同值时，相应的 和 的值。
（3）描绘 和与相对光强 之间的关系曲线，求 和与相对光强 之间的近似关系函数。
（4）描绘 和与相对光强 之间的关系曲线，求 和与相对光强 之间的近似关系函数。
【数据记录及处理】
1．全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性
2. 避免太阳光照射太阳能电池。
3. 连接电路时，保持电源开关断开。
【思考题】
1. 设计电路，利用两节干电池，一个电压表，一个电阻箱来测量太阳能电池在全黑的条件下的伏安特性曲线。
2.两个太阳能电池串联，测量它们的伏安特性曲线，填充因子。
3.两个太阳能电池并联，测量它们的伏安特性曲线，填充因子。
【实验目的】
1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线
太阳能电池特性测量实验
由半导体理论知，二极管主要是由如图1-1所示的能隙为 的半导体所构成。 为半导体导电带， 为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时，光子被半导体所吸收，并产生电子-空穴对。电子-空穴对受到二极管内电场的影响而产生光生电动势，这一现象称为光伏效应。
连接导线若干
4．实验方法步骤及注意事项
实验步骤：
1、开路电压测试
图1-2
（1）移动太阳能电池板，将其置于灯（模拟太阳光源）正下方；
（2）用2#连接导线直接将太阳能电池板与电压表连接（红-正，黑-负），连接如图1-2所示；
（3）列表记录电压值于表1-1，重复测量5次；
（4）拆除实验连线，还原实验仪器。
（1）移动太阳能电池板，将其置于灯（模拟太阳光源）正下方；
（2）用2#连接导线直接将太阳能电池板与电压表及电流表连接（红-正，黑-负），连接如图1-2及图1-3所示，分别用于测量开路电压和短路电流；
（3）移动太阳能电池板（或灯），测量不同位置的开路电压、短路电流，同时将太阳能电池板移走，然后将照度表探头放置在太阳能电池板初始位置，测量其光照度并记录；
（3）调节负载电阻，列表记录对应的电压值及负载大小；
（4）拆除实验连线，还原实验仪器。
注意事项：
1、实验过程中严禁用导体接触实验仪裸露元器件及其引脚；
2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验；
3、若照度计、电流表或电压表显示为“1＿”时说明超出量程，选择合适的量程再测量；
4、严禁将任何电源对地短路。
5．实验数据处理方法
本实验采用列表法处理数据