光伏电池组件伏安特性
太阳能电池伏安特性研究物理实验报告
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2．ＰＮ结的单向导电性
（1）外加正向电压（正偏）
在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。
结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电流。
（2）外加反向电压（反偏）
在外电场作用下，多子将背离ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变宽，内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要作用。
漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。
因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流。
当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。
2．光伏效应
指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。
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E g，则在 p区,n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对。
太阳电池可用pn结二极管D、恒流源I ph、太阳电池的电极等引起的串联电阻R s和相当于pn结泄漏电流的并联电阻R sh组成的电路来表示,如下图所示，该电路为太阳电池的等效电路。
R s
I ph
D
R sh
请认真填写
请在两周内完成，交教师批阅
附件：（实验曲线请附在本页）。
光伏特性曲线实验报告
绪论一实验目的本实验课程的LI的，旨在通过课内实验教学，使学生掌握太阳能发电技术方面的基本实验方法和实验技能，帮助和培养学生建立利用所学理论知识测试、分析和设计一般光伏发电电路的能力，使学生巩固和加深太阳能发电技术理论知识，为后续课程和新能源光伏发电技术相关专业中的应用打好基础。
二实验前预习每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验U的、要求; 明确实验步骤、测试数据及需观察的现象；复习与实验内容有关的理论知识：预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项；做好预习要求中提岀的其它事项。
三注意事项1、实验开始前，应先检查本组的仪器设备是否齐全完备，了解设备使用方法及线路板的组成和接线要求。
2、实验时每组同学应分工协作，轮流接线、记录、操作等，使每个同学受到全面训练。
3、接线前应将仪器设备合理布置，然后按电路图接线。
实验电路走线、布线应简洁明了、便于测量。
4、完成实验系统接线后，必须进行复查，按电路逐项检查各仪表、设备、元器件的位置、极性等是否正确。
确定无误后，方可通电进行实验。
5、实验中严格遵循操作规程，改接线路和拆线一定要在断电的情况下进行。
绝对不允许带电操作。
如发现异常声、味或其它事故情况，应立即切断电源，报告指导教师检查处理。
6、测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。
使用仪器仪表要符合操作规程，切勿乱调旋钮、档位。
注意仪表的正确读数。
.7、未经许可，不得动用其它组的仪器设备或工具等物。
8、实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，方可拆除线路。
最后，应清理实验桌面，清点仪器设备。
9、爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。
10、自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。
四实验总结每次实验后，应对实验进行总结，即实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。
实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外，还包括：1.实验目的；2.实验仪器设备（名称、型号）；3.实验原理；4.实验主要步骤及电路图；5.实验记录（测试数据、波形、现象）；6.实验数据整理（按每项实验的实验报告要求进行计算、绘图、误差分析等）; •回答每项实验的有关问答题。
太阳能电池伏安特性
➢太阳能电池的工作原理 ➢理想太阳能电池等效电路图和伏 安特性曲线
➢实际太阳能电池等效电路图和伏 安特性曲线
➢太阳能电池伏安特性测试和影响 因素
太阳能电池的工作原理
当太阳光照射到太阳能电池上并被吸收时，其中能量大于 电池吸收材料禁带宽度Eg的光子把价带中电子激发到导带 上去，形成导带电子，价带中留下带正电的空穴，即电 子——空穴对，通常称它们为光生载流子。导带电子和价 带空穴在不停的运动中扩散到pn结的空间电荷区，被该 区的内建电场分离，电子被扫到电池的n型一侧，空穴被 扫到电池的p型一侧,从而在电池上下两面（两极）分别形 成了正负电荷积累，产生“光生电压”。如果在电池的两 端接上负载，在持续的太阳光照下，就会不断有电流经过 负载，这就是太阳能电池的基本工作原理。
理想太阳能电池的伏安特性方程
qV
J Jsc Jdark Jsc J 0(e kBT 1)
J0
qDh ni2 Lh Nd
qDe ni2 Le Na
太阳能电池
1）短路状态
当R 0时，即太阳能电池处于短路情况下，
此时V 0，J J sc
2）断路状态
当R 时，即太阳能电池出于断路情况下，此时J 0
J sh
Vsh SRsh
J (V ) J sc J dark J sh
Vsh V SJRs
实际太阳能电池的伏安特性曲线
J (V )
J sc
q[V SJ (V ) RS ]
J 0{e kBTa
V 1}
SJ (V )Rs SRsh
串联电阻Rs和并联电阻Rsh对太阳电池J-V曲线的影响
太阳能电池的暗伏安特性与光谱特性实验
四、太阳能光伏电池暗伏安特性与光谱特性实验1.实验目的1.了解太阳能光伏电池暗伏安特性2.了解太阳能光伏电池光谱特性3.掌握太阳能光伏电池的暗伏安特性曲线绘制2.实验原理（1）光伏电池暗伏安特性光伏电池暗伏安特性是指无光照射时，流经太阳能电池的电流与外加电压之间的关系。
太阳能电池的基本结构是一个大面积平面P-N结，单个太阳能电池单元的P-N结面积已远大于普通的二极管。
在实际应用中，为得到所需的输出电流，通常将若干电池单元并联。
为得到所需输出电压，通常将若干已并联的电池组串连。
因此，它的伏安特性虽类似于普通二极管，但取决于太阳能电池的材料，结构及组成组件时的串并连关系。
（2）光伏电池光谱特性太阳能电池的光谱特性是指太阳能电池随能量相同但波长不同的入射光而变化的关系。
在太阳能电池中只有那些能量大于其材料禁带宽度的光子才能在被吸收时在光伏材料中产生电子空穴对，而那些能量小于禁带宽度的光子即使被吸收也不能产生电子空穴对（它们只能是使光伏材料变热）。
光伏材料对光的吸收存在一个截止波长。
理论分析表明，对太阳光而言，能得到最佳工作性能的光伏材料应有1.5电子伏的禁带宽度，当禁带宽度增加时，被光伏材料吸收的总太阳能就会越来越少。
每种太阳能电池对太阳光都有自己的光谱响应曲线，它表明太阳能电池对不同波长光的灵敏度（光电转换能力）。
当日光照到太阳能电池上时，某一种波长的光和该波长的太阳能电池光谱灵敏度，决定该波长的光电流值，而总的光电流值是各个波长光电流值的总和。
3.实验内容与步骤（1）光伏电池暗伏安特性曲线绘制1）关闭模拟光源，将挡光板遮住电池组件A，调节直流恒压源电压到零点，用实验导线连结如图2-1所示电路，调节电阻箱的电阻至50欧姆（限流），旋转恒压源电压旋钮，间隔0.5V左右，记录一次电压、电流值。
图2-1光伏电池暗伏安特性正向测量电路2）将直流恒压源电压调到零，调换电池组件A的正负极，再间隔0.5V左右，记录电压、电流值。
太阳能电池伏安特性研究实验报告
太阳能电池伏安特性研究实验报告太阳能电池伏安特性研究实验报告一、引言太阳能电池是一种将太阳能转换为电能的装置，其工作原理基于光电效应。
随着全球对可再生能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种环保、可再生的能源技术备受关注。
本实验旨在研究太阳能电池的伏安特性，以了解其工作原理和性能。
二、实验方法1. 实验仪器和材料本实验使用的仪器和材料包括太阳能电池板、直流电源、电压表、电流表和电阻箱等。
2. 实验步骤（1）将太阳能电池板与直流电源连接，调节电压为一定值。
（2）通过电压表和电流表测量太阳能电池板的电压和电流。
（3）改变直流电源的电压，重复步骤（2），记录数据。
（4）根据测量的电压和电流数据绘制伏安特性曲线。
三、实验结果与讨论通过实验测量得到的伏安特性曲线如下图所示：[插入伏安特性曲线图]从伏安特性曲线中可以观察到以下几点：1. 开路电压（Voc）：在伏安特性曲线上，当电流为零时对应的电压即为开路电压。
实验结果显示，太阳能电池板的开路电压约为0.6V。
2. 短路电流（Isc）：在伏安特性曲线上，当电压为零时对应的电流即为短路电流。
实验结果显示，太阳能电池板的短路电流约为3A。
3. 峰值功率点：伏安特性曲线上的峰值功率点是太阳能电池的最佳工作点，对应的电压和电流分别为Vm和Im。
实验结果显示，太阳能电池板的峰值功率点约为2W。
通过对伏安特性曲线的分析，可以得出以下结论：1. 太阳能电池板的输出功率与其电压和电流的乘积有关，即P = V * I。
为了获得最大的输出功率，需要在峰值功率点（Vm，Im）工作。
2. 开路电压和短路电流是太阳能电池板的基本特性参数，可以用来评估其性能。
3. 太阳能电池板的伏安特性曲线可以用来描述其输出功率随电压和电流变化的关系，为优化太阳能电池的设计和使用提供了依据。
四、结论本实验通过测量太阳能电池板的伏安特性曲线，研究了其基本特性和工作原理。
实验结果显示，太阳能电池板的开路电压约为0.6V，短路电流约为3A，峰值功率点约为2W。
太阳能电池的暗伏安特性与光谱特性实验
四、太阳能光伏电池暗伏安特性与光谱特性实验1.实验目的1.了解太阳能光伏电池暗伏安特性2.了解太阳能光伏电池光谱特性3.掌握太阳能光伏电池的暗伏安特性曲线绘制2.实验原理（1）光伏电池暗伏安特性光伏电池暗伏安特性是指无光照射时，流经太阳能电池的电流与外加电压之间的关系。
太阳能电池的基本结构是一个大面积平面P-N结，单个太阳能电池单元的P-N结面积已远大于普通的二极管。
在实际应用中，为得到所需的输出电流，通常将若干电池单元并联。
为得到所需输出电压，通常将若干已并联的电池组串连。
因此，它的伏安特性虽类似于普通二极管，但取决于太阳能电池的材料，结构及组成组件时的串并连关系。
（2）光伏电池光谱特性太阳能电池的光谱特性是指太阳能电池随能量相同但波长不同的入射光而变化的关系。
在太阳能电池中只有那些能量大于其材料禁带宽度的光子才能在被吸收时在光伏材料中产生电子空穴对，而那些能量小于禁带宽度的光子即使被吸收也不能产生电子空穴对（它们只能是使光伏材料变热）。
光伏材料对光的吸收存在一个截止波长。
理论分析表明，对太阳光而言，能得到最佳工作性能的光伏材料应有1.5电子伏的禁带宽度，当禁带宽度增加时，被光伏材料吸收的总太阳能就会越来越少。
每种太阳能电池对太阳光都有自己的光谱响应曲线，它表明太阳能电池对不同波长光的灵敏度（光电转换能力）。
当日光照到太阳能电池上时，某一种波长的光和该波长的太阳能电池光谱灵敏度，决定该波长的光电流值，而总的光电流值是各个波长光电流值的总和。
3.实验内容与步骤（1）光伏电池暗伏安特性曲线绘制1）关闭模拟光源，将挡光板遮住电池组件A，调节直流恒压源电压到零点，用实验导线连结如图2-1所示电路，调节电阻箱的电阻至50欧姆（限流），旋转恒压源电压旋钮，间隔0.5V左右，记录一次电压、电流值。
图2-1光伏电池暗伏安特性正向测量电路2）将直流恒压源电压调到零，调换电池组件A的正负极，再间隔0.5V左右，记录电压、电流值。
太阳能电池伏安特性
太阳能灯具
太阳能灯具是利用太阳能电池将 光能转换为电能，为照明设备提
供电力的系统。
太阳能灯具具有环保、节能、安 全、方便等优点，广泛应用于城 市道路、公园、庭院等公共场所
的照明。
太阳能灯具的性能与太阳能电池 的伏安特性密切相关，需要选择 合适的太阳能电池板和控制器以
保证照明的稳定性和效果。
06
结论
短路电流是指在电路短路时，流过太阳能电池板的电流大小。它是评估太阳能电池板光能转换效率的 重要参数，反映了电池板在最佳工作状态下的性能。在一定光照条件下，短路电流越大，表示电池板 的光电转换效率越高。
最大功率点
要点一
总结词
最大功率点是指在特定光照条件下，太阳能电池板输出功 率最大的点。
要点二
详细描述
伏安特性曲线的绘制方法
测量方法
在太阳能电池表面施加不同的光 照强度，测量对应的电流和电压 值，并记录数据。
数据处理
将测量数据绘制成散点图，并使 用曲线拟合软件进行拟合，得到 伏安特性曲线。
伏安特性曲线的影响因素
01
光照强度
随着光照强度的增加，太阳能电池的短路电流和开路电压均有所提高，
但最大功率点基本保持不变。
太阳能热水器是利用太阳能光热转换 原理，将太阳辐射能转化为热能，为 家庭或商业设施提供热水和供暖的系 统。
太阳能热水器的性能与太阳能电池的 伏安特性密切相关，需要选择合适的 太阳能电池板和控制器以保证系统的 稳定性和效率。
太阳能热水器具有环保、节能、安全、 经济等优点，是当前绿色建筑和可再 生能源利用的重要方向之一。
太阳能电池的应用
光伏发电系统
光伏发电系统是利用太阳能电池将光能转换为直流电的系统，广泛应用于分布式发 电、离网发电和并网发电等领域。
太阳能电池伏安特性研究
50 12.7 0.62 7.87 4
160 12.1 1.93 23.3 53
900 2.9 2.54 7.36 6
60 12.6 0.75 9.45 0
170 11.9 2.01 23.9 19
1000 2.6 2.55 6.63 0
70 12.6 0.88 11.0 55
180 11.6 2.07 24.0 12
130 12.3 1.59 19.5 57
600 4.2 2.51 10.5 42
30 12.7 0.37 4.69 9
140 12.3 1.71 21.0 33
700 3.7 2.53 9.36 1
40 12.7 0.50 6.35 0
150 12.3 1.83 22.5 09
800 3.2 2.54 8.12 8
ZKY-SAC-I-S3 ZKY-SAC-I-S4 ZKY-SAC-I-S5
请认真填写
实验原理（注意：原理图、测试公式） 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
Pin
实验内容及步骤 光电池伏安特性测试 在不加偏压时，用白色光源照射，测量太阳能电池一些特性。注 意此时光源到太阳能电池距离保持为 30cm. A、画出测量路线图。 B、测量电池在不同负载电阻下，I 对 U 变化关系，画出 I-U 曲 线图（U 为横轴，I 为纵轴）。P 对 R 的曲线图（R 为横轴，P 为 纵轴） ，并以此确定太阳能电池的最大输出功率及最大输出功 率时的负载电阻。 C、开路电压 和短路电流 。 D、求最大输出功率及最大输出功率时的负载电阻。 E、计算填充因子 光电池的短路电流：负载电阻为 0 欧姆的电流近似短路电流。 开路电压：电阻较大时的电压。 填充因子：FF 为太阳能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。 F、太阳电池的转换效率。
光伏电池等效电路,描述电池输出的 vpv-ipv 特 -回复
光伏电池等效电路,描述电池输出的vpv-ipv 特-回复问题：光伏电池等效电路，描述电池输出的VpVipV特性。
在光伏发电系统中，光伏电池是最为关键的组件，光伏电池的特性对于系统的发电效率和性能有着至关重要的影响。
在设计光伏发电系统时，了解和理解光伏电池的等效电路和VpVipV特性是十分重要的。
一、光伏电池等效电路光伏电池可以通过等效电路模型来描述其电流和电压特性，光伏电池的等效电路一般由两个电流源和一个二极管组成。
1.1 伏安特性等效电路光伏电池的伏安特性等效电路由一个光伏电流源Ipv、一个反并行二极管D和一个串联电阻Rs组成。
其中，光伏电流源Ipv代表光能转化为电能的过程，反并行二极管D模型化了光伏电池的非线性特性，串联电阻Rs 则模拟了电池内部的电阻。
1.2 电流源和串联电阻等效电路在等效电路中，光伏电流源Ipv表示光能转化为电能的过程。
而串联电阻Rs则反映了电池内部的电阻。
这些电源和电阻共同模拟了光伏电池的非线性特性。
1.3 二极管等效电路在光伏电池等效电路中，反并行二极管D用于描述光伏电池的输出特性。
该二极管具有指数关系，能够准确地模拟出光伏电池的非线性特性。
二、光伏电池输出的VpVipV特性光伏电池的输出特性是指其输出电压（Vp）和输出电流（Ip）随输入光照强度（I）的变化关系。
通常，输出特性可以通过VpVipV曲线表示。
2.1 VpVipV曲线VpVipV曲线可以通过光伏电池的等效电路模型和附加负载电阻来研究。
在光伏电池输出电压高于开路电压时，整个电流由串联电阻Rs流过，电压由串联电阻和二极管共同决定。
而当光伏电池输出电压低于开路电压时，二极管处于导通状态，整个电流由二极管的反向电流决定。
根据这两种情况可以绘制出光伏电池的VpVipV曲线。
2.2 开路电压（Voc）光伏电池的开路电压Voc是指在短路状态下，电池的输出电压。
此时电流为零，而电压为最大值。
2.3 短路电流（Isc）光伏电池的短路电流Isc是指在开路状态下，电池的输出电流。
太阳能电池光伏特性研究
太阳能电池光伏特性研究太阳能光伏电池特性实验研究太阳能光伏电池的输出具有⾮线性，这种⾮线性受到外部环境（包括⽇照强度、温度等）以及本⾝技术指标（如输出阻抗）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，对太阳能光伏电池输出特性的研究成为了⼀个重要课题[1]。
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、成本低廉等优点。
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。
1、理论分析理想的太阳能电池可以看做是⼀个产⽣光⽣电流I ph 的恒流源与⼀个处于正向偏置的⼆极管并联，如图1所⽰。
如果负载R L 短路了，电路只有光⽣电流I ph ，光强越强，电⼦-空⽳对的产⽣率越⾼，光⽣电流I ph 越⼤，即短路电流I sc 为：sc ph I I =-（1）II图1 理想太阳能电池等效电路[2]如果负载R L 不短路，那么P-N 结内流过的电流I d ⽅向与光⽣电流⽅向相反，会抵消部分光⽣电流，使少数载流⼦注⼊和扩散。
太阳能电池输出的净电流I 是光⽣电流I ph 和⼆极管电流I d 之差，故太阳能电池的光伏I-V 特性可表⽰为：ph d ph exp 1O qV I I I I I nkT ??=-=--（2）式中：I o ——反向饱和电流；n ——理想因⼦，由半导体材料和制造技术决定，n=1~2；V ——⼆极管电压；k ——波尔兹曼常数；q ——电⼦电量；T ——⼆极管绝对温度。
当电流I =0时，这意味着产⽣的光⽣电流I ph 正好等于光电压V oc 产⽣的⼆极管电流I d ，即I ph =I d 。
从式（2）可得出V oc 为：ph 01OCI nkT V In q I ??=+（3）I-V 特性曲线是测量太阳能电池参数的常⽤曲线。
电池的开路电压V oc 由I-V 曲线与V 轴的交点（I =0）给出。
太阳能电池的伏安特性研究实验报告
太阳能电池的伏安特性研究实验报告以下是太阳能电池的伏安特性研究实验报告参考，供您参考。
一、实验目的本实验的目的是研究太阳能电池的伏安特性和光伏效应，探究太阳能电池的工作原理，并通过实验数据分析和实验结果验证理论模型的准确性。
二、实验原理太阳能电池是一种利用光电效应将太阳光转换成电能的装置。
在光伏效应中，太阳能电池将光能转化为电能，电池的电流和电压与光照强度和电池温度有关。
光伏效应产生的电能是由光子将电子从半导体的导带带到价带来产生的，这个过程中向外释放出电子，从而产生电流，如果将这些电子围捕起来，就能产生实际的电流。
太阳能电池的伏安特性是指光照不变时，太阳能电池输出电流与电压之间的关系。
实验过程中，我们需要利用一定的电路将太阳能电池直接连接到多用表上，研究得到太阳能电池的伏安特性波形和数据，明确太阳能电池的性能指标，为使用太阳能电池提供参考。
三、实验步骤1、将太阳能电池放置在日光下，将电池的阳极和阴极与多用表的电极接触。
2、调节多用表的量程，记录下此时太阳能电池的开路电压和短路电流。
3、改变光照强度，调节多用表的量程，记录下太阳能电池不同光照强度下的开路电压和短路电流。
4、记录实验数据并绘制出太阳能电池的伏安特性曲线。
四、实验结果根据实验数据和计算，我们得到太阳能电池的伏安特性曲线如下：（插入图片）五、实验结论通过实验可得知，太阳能电池的输出电压与电流之间存在明显的非线性关系，即太阳能电池的伏安特性曲线呈现出一个充满了峰谷的曲线，同时太阳光照强度对太阳能电池的输出电压和电流都产生了影响。
太阳能电池的输出电压随光照强度的增大而增大，输出电流随光照强度的增大而增大。
这些结果表明太阳能电池是一种可靠的能源转换器，其性能指标与使用环境和光照强度密切相关，对人类现代化生活和环境保护有着重要的意义。
太阳能电池伏安特性曲线实验报告
太阳能光伏发电应用技术实验项目：太阳能电池伏安特性曲线专业年级： 2014级电子科学与技术学生姓名：学号： 146711000 指导老师：成绩：福建农林大学金山学院信息与机电工程系2017年 6月 18日一、实验目的 0二、实验要求 0三、实验仪器设备 0四、实验原理 01、太阳能电池工作原理 (1)2、太阳能电池等效电路图 (1)3、伏安特性曲线 (1)五、实验内容与步骤 (3)1、实验内容 (3)2、实验步骤 (3)最大输出功率与入射角的关系测试 (6)六、实验分析与实验总结 (9)一、实验目的1、了解并掌握光伏发电系统的原理2、了解并掌握光伏发电系统的组成，学习太阳能发电系统的装配3、了解并掌握太阳能电池的工作原理及其应用二、实验要求1、熟悉光伏发电系统的功能。
2、测量太阳能电池板的不同距离下开路电压、短路电流、并算出填充因子及绘出功率曲线三、实验仪器设备1、太阳能电池板2、光源3、可调电阻4、2台万用表四、实验原理太阳能电池结构图1、太阳能电池工作原理光照下，P-N结将产生光生伏特效应。
当入射光能量大于导体材料的禁带宽度时，光子在表面一定深度的范围内被吸收，并在结区及其附近的空间激发电子空穴对。
此时，空间电荷区内的光生电子和空穴分离，P-N结附近扩散长度范围内的光生载流子扩散到空间电荷区。
P区的电子在电场作用下漂移到N区，N区的空穴漂移到P区，产生光生电流。
光生载流子的漂移并堆积形成与结电场方向相反的电场及正向结电流。
当光生电流和正向结电流相等时，P-N结建立稳定的电势差，即光生电压。
2、太阳能电池等效电路图为了进一步分析太阳能电池的特点，可以使用一个等效电路来表现太阳能电池的工作情况，等效电路图如图所示。
电路由一个理想恒流源IL，一个串联电阻Rs，一个并联电阻Rsn，以及理想因子分别为1和2的两个二极管D1和D2组成。
太阳能电池等效电路图3、伏安特性曲线根据伏安特性曲线的数据，可以计算出太阳能电池性能的重要参数，包括开路电压、短路电流、最大输出功率、最佳输出电压、最佳输出电流、填充因子、太阳能电池光电转换效率，串联电阻以及并联电阻。
太阳能电池伏安特性曲线实验报告
太阳能光伏发电应用技术实验项目：太阳能电池伏安特性曲线专业年级： 2014级电子科学与技术学生姓名：学号： ********* 指导老师：成绩：福建农林大学金山学院信息与机电工程系2017年 6月 18日一、实验目的 (1)二、实验要求 (1)三、实验仪器设备 (1)四、实验原理 (1)1、太阳能电池工作原理 (2)2、太阳能电池等效电路图 (2)3、伏安特性曲线 (2)五、实验内容与步骤 (4)1、实验内容 (4)2、实验步骤 (4)最大输出功率与入射角的关系测试 (7)六、实验分析与实验总结 (10)一、实验目的1、了解并掌握光伏发电系统的原理2、了解并掌握光伏发电系统的组成，学习太阳能发电系统的装配3、了解并掌握太阳能电池的工作原理及其应用二、实验要求1、熟悉光伏发电系统的功能。
2、测量太阳能电池板的不同距离下开路电压、短路电流、并算出填充因子及绘出功率曲线三、实验仪器设备1、太阳能电池板2、光源3、可调电阻4、2台万用表四、实验原理太阳能电池结构图1、太阳能电池工作原理光照下，P-N结将产生光生伏特效应。
当入射光能量大于导体材料的禁带宽度时，光子在表面一定深度的范围内被吸收，并在结区及其附近的空间激发电子空穴对。
此时，空间电荷区内的光生电子和空穴分离，P-N结附近扩散长度范围内的光生载流子扩散到空间电荷区。
P区的电子在电场作用下漂移到N区，N区的空穴漂移到P区，产生光生电流。
光生载流子的漂移并堆积形成与结电场方向相反的电场及正向结电流。
当光生电流和正向结电流相等时，P-N结建立稳定的电势差，即光生电压。
2、太阳能电池等效电路图为了进一步分析太阳能电池的特点，可以使用一个等效电路来表现太阳能电池的工作情况，等效电路图如图所示。
电路由一个理想恒流源IL，一个串联电阻Rs，一个并联电阻Rsn，以及理想因子分别为1和2的两个二极管D1和D2组成。
太阳能电池等效电路图3、伏安特性曲线根据伏安特性曲线的数据，可以计算出太阳能电池性能的重要参数，包括开路电压、短路电流、最大输出功率、最佳输出电压、最佳输出电流、填充因子、太阳能电池光电转换效率，串联电阻以及并联电阻。
大学物理实验--太阳能电池伏安特性的测量
实验报告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×10 cm 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~0.3 μm）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p n结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度E g，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（Photov oltai c Effect, 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I p h．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，V D 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．F F 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R s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R s，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。
太阳能光伏组件伏安特性实验研究
性， 具有 储量 的“ 限性 ” 为常规 能源缺 乏 的 国家 和 无 ， 地 区解 决能 源 问题 提供 了美 好 前景 ． 目前 的技术 在 发展水 平下 ， 阳能利 用不 仅可 能而且 可行 ［ ． 太 １ ］ 上世纪 ５ Ｏ年代 的第一 块 实 用硅 太 阳电池 的问
世 ， 开 了 光 电技 术 的 序 幕 ， 揭 开 了 人 类 利 用 太 阳 揭 也
输 出 电 流 不 断 增 大 ， 压 在 一 定 范 围 内是 保 持 不 变 电
０ ２ 与厂 家提供 的数据 一致 ． ． ５Ａ，
图 １ａ （ ）测 试 了 １ ０片 ５Ｗ 的 太 阳 能 电 池 组 件
的伏 安特 性 ， 电流很小 的开路情 况 下 ， 出电压 为 在 输 ２ 在输 出 电流 为 ２ ４ Ａ 时 ， 出 电压 呈 直 线 下 ０Ｖ， ． 输 降到 零． 测试 反映 了 实验 用 太 阳能 组 件 具 有 优 异 的
阳能 电池组 件伏 安特 性 曲线．
６片 ５Ｗ 的 太 阳 能 组 件 串 联 的 电压 电 流 特 性
关 系如 图 ２所示 ， 分 析 特 性 曲 线 与理 论 值 基 本 接 经 近， 总体 伏安 特性 走 势与理 论 也相一 致 ． 随着 电压 的
减小 ， 同规 格 的太 阳能 电 池 组 合 中 的 电流 都 是 增 不 大 到一 定程 度后 ， 本 保 持 不 变． 基 随着 电流 的 增 大 ，
性 能．
研 究 发现 在 光 照 强度 与 温 度一 定 的情 况 下 ， 太 阳能 电池 的饱 和 电 流 与其 半 导 体 材 料 的性 质 有 关 ，
因此 研究 不 同 的半 导体 材 料 的 太 阳能 电池 ， 高 饱 提 和 电流值 ， 能够 提高 太 阳能 电池 匹 配负载 的 能力 ， 是 从 而提 高光伏 板 的太 阳能转 化率 ．
不同光照强度下太阳能电池的伏安特性
三、太阳能电池在不同光照强度下的伏安特性
1.实验目的
通过实验，了解并掌握光照强度对太阳能电池的影响。
2.实验设备
光伏太阳能电池特性实验箱。
3.实验原理及内容
实验装置原理框图如图所示
负载伏安特性测试
按照图所示设计测量电路图，并连接电路。
连接图如下：如图一所示，选取组件2的端口103，连接电流表的正极105，电流表负极106和电阻箱上红色接线柱连接，电阻箱负极的黑色接线柱和组件2的端口104连接，电压表正极107和组件2端子103连接，电压表负极108和组件2端子104连接，这样即连接完成。
光源的发光方向对着太阳能电池组件，打开白色电源，等光源发光亮度稳定后开始测量。
将太阳能光伏组件，电压表，电流表，负载电阻按照连接成回路，改变电阻阻值，用万用表分别测量的电阻阻值，使阻值由小到大变化。
测量流经电阻的电流I和电阻上的电压V，即可得到该光伏组件的伏安特性曲线。
测量过程中辐射光源与光伏组件的距离要保持不变，辐照面积与角度不变化，以保证整个测量过程是在相同条件下进行的。
白色光源的亮度，可根据照度表显示数字调节。
4.结论：
不同光照强度下充电电压和充电电流均不相同，中午的充电效果最好，早上和晚上效果相对较差。