太阳能电池特性实验仪实验指导说明_免费下载

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1、太阳能削池特性卖脸卖脸指导及操作说明书中南大学物理实验中心势垒电场方向空间电荷区图1半导体P-N结示意图A输出电流I-Phbx（输出功率）图2太阳能电池的输出特性太阳能电池特性实验本实验研究单品硅，多品硅，非品硅3种太阳能电池的特性。实验内容1.太阳能电池的暗伏安特性测量2.测量太阳能电池的开路电压和光强Z间的关系3・测量太阳能电池的短路电流和光强Z间的关系4.太阳能电池的输出特性测量实验原理太阳能电池利用半导体P-N结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N结，图1为P-N结示意图。P型半导体中有相当数量的空穴，儿乎没有自由电子。

2、N型半导体中有相当数量的自由电子，儿乎没冇空穴。当两种半导体结合在一起形成P-N结时，N区的电子（带负电）向P区扩散，P区的空穴（带正电）向N区扩散，在P・N结附近形成空间电荷区与势垒电场。势樂电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P-N结的净电流为零。在空间电荷区内，P区的空穴被来自N区的电了复合，N区的电了被来自P区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，乂称为结区或耗尽区。当光电池受光照射吋，部分电子被激发而产生电子一空穴对，在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N区和P区，使N区冇过量的电了而带负电，P区冇过量的空穴

3、而带正电，P-N结两端形成电压，这就是光伏效应，若将P・N结两端接入外电路，就可向负载输出电在一定的光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的人小，测量其输出电压与输出电流,得到输出伏安特性，如图2实线所示。负载电阻为零时测得的最大电流Isc称为短路电流。负载断开时测得的最大电压Voc称为开路电压。A阳能电池的输出功率为输出电压与输出电流的乘积。同样的电池及光照条件，负载电阻大小不一样时，输出的功率是不一样的。若以输出电压为横处标，输出功率为纵处标，绘出的P-V曲线如图2点划线所示。输岀电压与输岀电流的最人乘积值称为最人输出功率Pnlaxo填充因子F.F定义为：填充因

4、了是表征太阳电池性能优劣的重要参数，其值越大，电池的光电转换效率越高，一般的硅光电池FF值在0.75〜0.8之间。▲91000W/nrSOOW/n?600W/m2-■^OOWTiiT-200W/nr图3不同光照条件下的I-V转换效率心定义为：P〃$(%)=Jl^xlOO%(2)PinPin为入射到太阳能电池表面的光功率。理论分析及实验表明，在不同的光照条件下，短路电流随入射光功率线性增长，而开路电压在入射光功率增加时只略微增加，如图3所示。硅太阳能电池分为单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单品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

5、效率为24.7%,规模生产时的效率可达到15%o在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。但单晶硅价格高，人幅度降低其成木很困难。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町达到10%。因此，多品硅薄膜电池可能在未來的太阳能电池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，便于大规模生产，有极大的潜力。如果能进一步解决稳定性及提高转换率，无疑是太阳能电池的主要发展方向之一。实验仪器太阳能电池实验装置如图4所示，电源面板如图5所示。图4太阳能电池实验装遗光源采用碘餌灯，它的输出

6、光谱接近太阳光谱。调节光源与太阳能电池Z间的距离可以改变照射到太阳能电池上的光强，具体数值由光强探头测量。测试仪为实验提供电源，同吋可以测量并显示电流、电压、以及光强的数值。电压源：可以输出0〜8V连续可调的肓流电压。为太阳能电池伏安特性测量提供电压。电压/光强表：通过“测量转换”按键，可以测量输入“电压输入”接口的电压，或接入“光强输入”接口的光强探头测量到的光强数值。表头下方的指示灯确定当前的显示状态。通过“电压量程”或“光强量程”，可以选择适当的显示范围。电流表：可以测量并显示0〜200mA的电流，通过“电流量程”选择适当的显示范围。II；；太阳能电池特性

7、实验仪电汛袁■氏■■俎廉•入电圧/光»«Q・SBR20V«K»A+光■■■光■■入a#®*/卅()戍•世紀中轻仗图5太阳能电池特性实验仪实验内容与步骤1.硅太阳能电池的暗伏安特性测量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Z间的关系。太阳能电池的基木结构是一个人而积平面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。在实际应用小，为得到所需的输出电流，通常将若T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。本实验提供的纽

8、件是将若干单元并联。要求