光伏发电实验报告

光伏发电实验报告

This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

太阳能电池板伏安特性测试实验报告

学院：机电工程学院

专业：电子科学与技术

年级： 09

姓名：吴福川

学号：

指导教师：刘银春

一、实验目的

1、了解并掌握光伏发电的原理

2、了解太阳能电池板的开路电压、短路电流及功率曲线

3、了解太阳能电池板的转换效率

4、熟悉太阳能表和太阳能电池测试仪的功能

二、实验内容

1、光伏电池的开路电压与短路电流特性测试

2、光伏发电的负载福安特性测试

3、 最大输出功率与光照强度的关系测试

三、实验仪器

四、实验原理

太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，在没有光照时其正向偏压U 与通过电流I 的关系式为：

)1e

(I I U o -•=β (1)

(1)式中，o I 和β是常数。 由半导体理论，二极管主要是由能隙为V C E E -的半导体构成，如图1所示。C E 为半导体导电带，V E 为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响而产生光电流。

假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源（光照产生光电流的电流源）、一个

理想二极管、一个并联电阻sh R 与一个电阻s R 所组成，如图2所示。

图2中，ph I 为太阳能电池在光照时的等效电源输出电流，d I 为光照时通过太阳能电池内部二极管的电流。由基尔霍夫定律得：

0R )I I I (U IR sh d ph s =---+ （2）

（2）式中，I 为太阳能电池的输出电流，U 为输出电压。由（1）式可得，

d sh

ph sh s I R U I )R R 1(I --=+ （3） 简化

假定∞=sh R 和0R s =，太阳能电池可

为图3所示电路。 这里，)1e (I I I I I U 0ph d ph --=-=β。

在短路时，0U =，sc ph I I =；

而在开路时，0I =，0)1e (I I oc U 0sc =--β； ∴]1I I ln[1U 0sc

OC +β= （4）

（4）式即为在∞=Sh R 和0R S =的情况下，太阳能电池的开路电压OC U 和短路电流SC I 的关系式。其中OC U 为开路电压，SC I 为短路电流，而0I 、β是常数。

五、实验操作

1、

开路电压和短路电流测试

实验 开路电压

电池不放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压。一个基本的带电源、联接导体，负载的电路，如果某处开路，断开两点之间的电压为开路电压。

将电压表V 直接接在太阳能电池组件的正负极，红表笔接正极，黑表笔接负极。光源的发光对着太阳能电池组件，打开光源电源，等光源发光亮度稳定后开始测量。

用照度计测量照射在太阳能电池组件表面的光照度。改变光源和太阳能电池组件之间的距离，测量不同光照强度下太阳能电池组件的输出电压，填入下表：

根据所测得的数据画折线图如下图所示：

依图可得，随着光照强度的变化，该太阳能电池组件的开路电压基本不变

故：V（开）=（++++++）/7=（V）

短路电流

短路电流是由于故障或连接错误而在电路中造成短路时所产生的过电流。短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。

将电流表A直接接在太阳能电池组件的正负极，红表笔接正极，黑表笔接负极。光源的发光对着太阳能电池组件，打开光源电源，等光源发光亮度稳定后开始测量。

用照度计测量照射在太阳能电池组件表面的光照度。改变光源和太阳能电池组件之间的距离，测量不同光照强度下太阳能电池组件的输出电流，填入下表：

根据所测得的数据画折线图如下图所示：

依图可得，随着光照强度的变化，该太阳能电池组件的短流电流基本不变。

故：I（短）=（++++++）/7=（mA）

2、负载伏安特性测试实验

按照下图所示设计测量电路图，并连接。

光源的发光对着太阳能电池组件，打开光源电源，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，负载电阻按图组成回路，改变电阻阻值，测量流经电流表的电流I和电阻上的电压V，即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距离要保持不变，以保证整个测量过程是在相同光照强度下进行的。填写下表：

根据所测得的数据画折线图如下图所示：

依图可得，在光照强度保持不变的情况下，随着负载电阻阻值的增大，光生电压逐渐增大，光生电流逐渐减小。

3、最大输出功率与光照强度的关系

按照下图所示设计测量电路图，并连接。

将太阳能光伏组件，电压表，电流表，负载电阻按图组成回路，改变太阳能电池板与辐射光源的距离，测量流经电流表的电流I和电阻上的电压V，即得到该光伏组件的伏安特性曲线。测量过程中电阻阻值不变，以保证整个测量过程是在相同阻抗下进行的。填写下表：

根据所测得的数据画折线图如下图所示：

依图可得，在保持负载电阻阻值不变的情况下，改变光照强度，光生电压和光生电流都保持不变

六、实验总结

1、注意事项