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1、WQTYN1 型 太阳能电池特性测试实验仪系统.txt 什么叫乐观派？这个。 。 。 。 。 。就象茶壶一 样，屁股被烧得红红的，还有心情吹口哨。生活其实很简单，过了今天就是明天。一生看一 个女人是不科学的，容易看出病来。 本文由 haihui87 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。WQTYN1 型 太阳能电池特性测试实验仪系统WQTYN1 型太阳能电池特性测试仪为太阳能光伏专业必备 的实验教学仪器。运用该仪 器可以完成 26 个学时的光伏专业实验， 学生通过光伏专业可以了解太阳能电池的工作原 理及其应用。 学会并 掌握测量硅太阳能
2、电池的主要特性参数的基本方法。 一、WQTYN1 型太阳能电池特性测试实验仪组成 主要组成部分如下图所示： WQTYN-1 型太阳能电池特 性测试实验主要组成仪 器 整 流 稳 压 电 源 示 显 与 量 测 率 功光 电 流 测 量 与 显 示光 光 电 压 测 量 与 显 示温 度 测 量 与 显 示 源 光 出 输 调 可 系联 不 锈 钢 光 具 座 系 统太 阳 能 电 池 板 系 统仪器主要结构框图 二、主要技术指示 1、不锈钢光具座，标尺长 100.00 cm，分度尺 1mm，圆形导轨结构。 2、不锈钢滑块 2 块。 3、光源：功率 0500W 连续可调太阳能灯。4、太阳能电池框
3、内装两至四块（根据用户需求可选）太阳能电池并 各自有正负线端出 引。 5、光功率计分别三个档量程可选：020mw、20mw、200mw。 6、标准电压表测量范围： 020V 7、标准电流表测量范围：020MA 8、直流稳压输出电源 020V 连续可调。 9、 太阳能电池框可 360 度连续旋转，以便进行不同入射角的测量。 10、两块至四块太阳能电 池可进行组件组合及应用实验。 三、开设实验内容： （一）太阳能电池基本特性测试实验 （8 学时） 1、无光照时太阳能电池的伏安特性的测量（直流偏压从 03V） 。 2、太阳灯 光照下无外加偏压时，太阳能电池的伏安特性的测量（光 源与太阳能电池的距离3
4、5CM ） 学时） （4 。 （1） 、测量短路电流 Isc、开路电压 Uoc 和入射光功率 J （2） 、I-U 曲线的测定：测定太阳能电池在不同的负载电阻的 I、U， 画出 IU 曲线。 （3） 、测 定太阳能的最大输出功率 Pmax、最佳工作电压 Ump 和最佳 工作电流 Imp。 （4） 、测定 太阳能电池的填充因子：FF （5） 、测定太阳能电池的转换效率：& 3、太阳灯光照下，温 度对太阳能电池性能的影响测定（4 学时） 。 （二） 、太阳能电池组件组成原理（串并 联实验）及组件测试实验（4学时） 1、太阳能电池串联构成组件原理及其组件测试实验。 2、太阳能电池并联构成 组件原理及
5、其组件测试实验。 3、太阳能电池串并联混合构成组件原理及其组件测试实验。 （三） 、太阳能电池及组件应用实验（10 学时） 。 1、太阳能电池组件与控制器连接应 用实验（控制器原理实验） （3 。 学时） 太阳能电池组件、控制器、蓄电池连接与应用 与控制器连接测定输出 电压、快充电、慢充电 等实验与调节发电 2、光伏发电系统 组成原理及测试与应用实验。 学时） （4 太阳能电池组件与控制器连接应用实验。 3、太 阳能灯（或草坪灯、庭院灯、航标灯、农用杀虫灯、信号灯、 交通警灯等）实验（3 学时）根据学校的需要可增设其他实验 掌握并测量硅太阳能电池的主要参数：IV 曲线，短路 电流， 开路电压，
6、峰值功率，峰值功率点电压、电流，定电压电流，填充因 子，转换效率， 光强和环境温度。串并联的根据的根据（电流、电压 等）及原理。WQTYN1一：概述型太阳能电池特性测试实验指导书(再到网上摘抄）二、实验目的 1、了解太阳能电池的工作原理及其应用。 2、在没有光照时，太阳能电 池的主要结构为一个二级管，测量该二 级管在正向偏压时的伏安特性曲线， 并求得电压和 电流关系的实验公 式。 3、了解测量太阳能电池特性测量 4、了解太阳能电池光照效应 三、 实验原理 （1）太阳能电池的结构 太阳光 表面电极 减反射膜 n Pn 结 P 图（1）晶体硅 太阳能电池结构 以晶体硅太阳能电池为例，其结构示意图如
7、图 1 所示。晶体硅太阳能 电 池以硅半导体材料制成大面积 PN 结经串联和并联构成，P 型硅片 （厚度约 500NM）上用 扩散法制作出一层很薄（厚度为 0.3NM）的 背电极经过参杂的 N 型层。然后再 N 型层上面制作金属栅线，作为正面接 触电极。为了减 少光的发射损失，一般 在整个表面上在覆盖一层减 反射膜。 （2）光伏效应 当光照射在 距太阳能电池表面很近的 PN 结时，只要入射光子 的能量大于半导体材料的禁带宽度式， 则在 P 区 N 区和结区光子被 吸收会产生电子孔穴对，在图 1 晶体硅太阳能电池结构 内 建电场的作用下，各向相反的方向运动，离开耗尽层区， 结果是 P 区电势高，
8、 N 区电势 降低， 在 PN 结两端形成光生电动势， 这就是 PN 结的光生伏特效应。 （photovoltaicEffect, 缩写为 PV） 。 （3）太阳能电池的特性 （一）太阳能电池的极 性 硅太阳能电池二般制成 P+/n 型结构，如图 2 所示 上电极 减反射层 顶层 P 区 PN 结 衬底 n 区 底电极 （a)P+/n 型太阳能电池构形图上电极 减反射层 顶层 n 区 P-n 结 衬底 p 区 底电极 （b） n+/p 型太阳能电池构 型图 图（2）太阳能电池具体结构 其中，第一个符号，即 P+/n+，表示太阳能电池正面光 照层半 导体材料的导电类型；第二个符号，即 n 和 p
9、，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有关。在太阳 光或其他 光照射时， 太阳能电池输出电压的极性， 型一侧电极为正， P N 型一侧电极为负。 当太 阳能电池作为电源与外电路连接时， 太阳能电池在正向状态 下工作。当太阳能电池与其他 电源联合使用时，如果外电路的为正极 与电池的 P 电极连接，负极与电池的 N 极连接， 则外电源向太阳能 电池提供正向偏压；如果外电源正极与电池的 N 电极连接，负极与 P 电极连接，则外电源向太阳能电池提供方向偏压。 （二） 太阳能电池的电流电源特性 太阳能电池的电路及等效电路如图 3 所示。其中 RL
10、为电池的外负载电阻，当 RL=0 时，所测的电流为电池的短路电流。所谓短路 电流 Isc，就是 将太阳能电池置于标准光源的照射下，在输出端短路 时，流过太阳能电池两端的电流，测 量短路电流的方法，是用内阻小 于 10 的电流表接在太阳嫩电池的两端。(a)光照时太阳能电池的电路图（b)光照时太阳能电池的等效电路图图 3 太阳能电池的等效电路图Isc 值与太阳能电池的面积大小有关，面积越大，Isc 值越大。一般来 说， 1cm2 硅 太阳能电池的 Isc 值约在 1630MA。 同一块太阳能电池， 其 Isc 与人射光的辐照度成 正比； 当环境温度升高时， 值略有所上 Isc 升，一般温度每上升高
11、 1 摄氏度，Isc 值约 上升 78FTA。当 RL 时，所测得的电压为电池的开路电压。所谓开路电压 Uac，就是 将太 阳能电池置于 100mW/cm2“的光源照射下，在两端开路时，太阳能 电池的输出电压值。 可用高内阻的直流毫伏计测量电池的开路电压。 太阳能电池的开路电压， 与光谱辐照度有 关， 与电池面积的大小无关。 100mW/cm2 的 光 E 谱 辐 照 度 下 , 硅 太 阳 能 电 池 的 开 路 电 压 为 450600mV,最高可达 690mV。当入射光普温度升高时，太阳能电池 的 开路电压值将下降，一般温度每上升 1 摄氏度，Uoc 值约下降 23mV,In（二级管电流
12、）为通过 PN 结的总扩散电流，其方向与 Isc 向反，Rs 为串联电阻，它主要由电池体内、表 面电阻、电极与硅片 表面间接触电阻所组成。Rsh 为旁漏电阻，它是由硅片的边缘不清洁 或体内的缺陷引起的。一个理想的太阳能电池，串联的 R0 很小，而 并联的电阻 Rsh 很大。 由于 R 和 Rsh 是分别串联和并联在电路中的， 所以在进行理想的电路计算时，他们可以 忽略不计。此时，流过负载 的电流为：IL=Is-ID 理想的 P-n 结特性曲线方程为： IL=Isc-ID（eqU/AKT-1） 式中 ID太阳能电池在无光照时的饱和电流，A； E电子电荷， C；K玻尔兹曼常数； T热力学温度，K；
13、 A常数因子（正偏电压大时 A 值为 1，正 偏电压小时 A 值为 2） ； E自然数的底。 当 IL=0 时，电压 U 即为 Uoc，可用下式表 示 Uoc=AKTLn（Isc/ID+1）/q 根据以上两式作图，可得到太阳能电池的电流电压关系曲 线，如图 320 所示。这个曲线，可简称为 IU 曲线，或伏安曲线。图 320 中，曲线 1，是二级管的暗伏安关系曲线，即无光照射时太阳能电 池的 IU 曲线；曲线 2，是电 池接受光照后的 IU 曲线，它可由无 光照射时 IU 曲线向第四象限位移 Isc 量得到。 经过坐标交换，最 后可得到常用的光照太阳能电池的电流电压特性曲线，如图 4 所 示。I 1UmpU UImp Isc 2图 4 太阳能电池的电流电压关系曲线 1 未受光照；2 受光照太阳能电池的电流电压特性曲线显示了通过太阳能电池组建传 送电流 In，与电压 Um 在特定的太阳辐射照度下的关系。 如果太阳能电池（组件）电路短路，即 U=0，此时的 电流为短路 电流 Isc；如果电路开路，即 I=0，此时的电压为开路电压 Uoc，太阳 能电池 （组件）的输出功率等于流经该电池（组件）的电流与电压乘 积，即 P=IUo 如果太阳能电 池（组建）的电压上升时，1
