太阳能光伏材料与系统综合实验

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1、太阳能光伏材料与系统综合实验PhotovoltaicMaterialsandsystemExperimentes大连交通大学材料科学与工程学院电子材料与器件教研室实验目录实验一、太阳光辐射能的检测实验二、单体光伏电池的制备实验三、不同材料光伏材料电池的性能检测实验四、太阳能光伏电池组件的制作与检测实验五太阳能光伏系统实验(设计性)实验一、太阳光辐射能的检测1、实验目的了解太阳能与太阳辐射的基本概念。检测太阳的辐射功率。2、实验原理1）太阳能与太阳辐射太阳是一座聚合核反应器，发射功率为3.8X1026W，中心温度约

2、2X107K。太阳表面是6000K的黑体。太阳辐射的光谱的波长为10pm一10km，其中99％的能量集中在0.276μm一4.96μm之间。地球一年接受太阳的总能量为1.8X108kwh，仅为太阳幅射总能量的20亿分之一。除光能、热能外，风能、水能、生物质能及矿物燃料均来源于太阳能。对一个具体地理位置而言，太阳对地表面的辐照取决于地球绕太阳的公转与自转、大气层的吸收与反射、气象条件(阴、雨、晴)。2)大气质量数Thesolarconstantis1.353kW/m2.太阳常数：1.353kW/m2特规定：太阳光在大气

3、层外垂直辐照时，大气质量数为AM0；太阳常数So=1.353kW／m2。其他人射角的大气质量(AM)数可用AMl与地面的夹角θ的关系表达，即AM=l／cosθ(1—1)AM1：太阳入射光与地表面的夹角为90OAMl.5；当太阳的天顶角θ为48．2O时，1kW/m2AM2：当太阳的天顶角θ为60O时。一般在地面应用：Aml.5的情况。AM0用于太空的情况。3)日照的地理分布具体地点的日照取决于该地点所在的纬度和季节太阳光谱：如图1－2所示（参考书3）。图1－1世界地面年总辐射量（单位：千卡/厘米2年）（参考书3）为9月

4、昼夜平分日的日射量等高线。在大多数地区这个月日射量接近于平均水平。太阳光谱：如所图1－2示（参考书3）。图1－2太阳光谱4）太阳辐射能的测量（1）最常用的是总辐射和直接辐射的测量。测量直接辐射可用直接辐射表（图1－3）。（2）光强计测量：我们采用JG—2型光功率计来大致测量。图1－3直接辐射表1）JG—2型光功率计(光电转换放大器)。本仪器主要由光电探测头、电流电压变换器、电压放大器、数显表和电压表组成，可以进行激光功率、功率密度(照度)的测量。主要技术指标：波长范围400nm～1100nm；标定波长670nm，63

5、2．8nm，514．5nm，488．Onm，457．9nm，441．6nm量程：0.01µW～100mW；测量分档2µW，20µW，200µW，2mW，20mW，200mW数字显示：3（1／2）字；不准确度：±5％；模拟输出满刻度5V；输入电压：AC．220V50HZ；功耗：<10W3.实验设备与仪器4、实验内容与步骤1）学习太阳光辐射的基本知识。2）对于不同的时间，天气采用以上所介绍的JG—2型光功率计来测量太阳光辐射功率。方法是：用光探头按照不同的方向，测出光强Q,再除以光探头的面积S光强（光功率/单位面积）：I

6、=Q/S单位：mW/cm23）整理数据，作出曲线进行分析。并针对大连市的日照情况，计算大连市某一天某一时刻的太阳光辐射光强。并作出I－λ数据表以及曲线。4）写出实验报告。实验二、单体光伏电池的制备切片表面清洗腐蚀制结去边制减反射膜电极制备检测图2－2多晶硅太阳能电池工艺流程框图图2－3柱形晶粒的多晶硅太阳能电池结构采用影视录像实验三、不同材料光伏材料电池的性能检测1、实验目的检测光伏材料的光电响应特性，用激光光源，氙灯和透镜系统检测光伏电池的光谱响应；测定光照条件下的电流电压特性。2、设备与仪器1）HN600型氦氖激

7、光器；2）氙灯3)JG—2型激光功率指示器(光电转换放大器)（如前述）（图3－1氦氖激光器结构示意图）；4)Angelar型号多用表。5)单体光伏电池曲线检测仪（电子负载）；6）单晶，多晶，非晶材料的单体太阳能电池；7）万用电表。图3－1氦氖激光器结构示意图图3－2氙灯结构示意图实验三、不同材料光伏材料电池的性能检测3、实验原理：1）伏安特性曲线，短路电流和开路电压参数：短路电流Isc，开路电压Voc，工作点，负载线，最大功率Pm图3－4太阳电池的伏-安特性曲线2）输出功率、转换效率和填充因子输出功率，P=VI。在曲

8、线上可得到一点，其工作电压和工作电流之积最大，该点称为太阳电池的最佳工作点，所得的乘积称为太阳电池的最大输出功率，即Pm=ImVm。太阳电池的能量转换效率:太阳电池的最大输出功率Pm与垂直入射到电池表面上的输入功率Pi和太阳电池面积A之比，称为，简称转换效率，用百分数表示，η=Pm/APix100%太阳电池的最大输出功率Pm与开路电压Voc和短