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1、实验十 太阳电池伏-安特性 测量一、简介太阳能电池的结构 v以晶体硅太阳电池为例，其结构示意图如图7-1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 10cm10cm面积的p型硅片（厚度0.3m）的经 过重参杂的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。二、简介光伏效应v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Eg，则在p区、n区和结区光子被吸
2、收会产 生电子-空穴对。如果外电场处于开路状态， 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 三、太阳电池的表征参数v1、短路电流：Isc=Iph Iph为与入射光的强度成正 比的光生电流，v2、开路电压：v3、最大功率Pm Pm=ImVm 式中Im和Vm分别为 最佳工作电压v4、填充因子FF 最大功率Pm与Isc与Voc乘积之比FF=FF为太阳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。5、太阳电池的等效电路四、太阳能电
3、池的伏安特性五、实验电路太阳能 电池六、实验过程：v 将太阳光伏组件，负载电阻R0、R1、R2通过接线 板连成回路，同时，把路端电压连接到数据采集器 CH1输入端，把R0二端的电压接入数据采集器CH2 输入端，并设置数据采集器X轴为CH1，Y轴为CH2 。改变负载电阻R1和R2，采集流经负载的电流I和负 载上的电压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，以保证整个过程中是在相同光照度下进行的 。 分别测量以下几种条件下光伏 组件的伏-安特性曲线 v 辐射光源与光伏组件的距离为60cm；v 辐射光源与光伏组件的距离为80cm；v 辐射光源与光伏组
4、件的距离为80cm，并且电池 板转过一角度（如30度）；（演示实验）v 辐射光源与光伏组件的距离为80cm，将两组光 伏组件串联；v 辐射光源与光伏组件的距离为80cm，将两组光 伏组件并联。关键步骤v根据采集的图像曲线变化情况，来调节R1或 R2 v在旋动R1或R2时，注意旋动的速度。实验数据及处理v1、数据记录v2、用计算机处理数据v3、画出不同条件下的各种曲线 （1）光伏组件的伏-安特性曲线； （2）光伏组件的输出功率P随负载电压V的变 化； （3）光伏组件的输出功率P随负载电阻R的变 化。v确定不同条件下光伏组件的短路电流Isc，开 路电压Voc，最大功率Pm，最佳工作电流Im 、工作电压Vm及负载电阻Rm，填充因子FF ，并将这些实验数据列在一表格内进行比较 。 如：辐射光源与光伏组件的距离 为80cm； v伏安特性功率与电压的关系功率与电阻的关系不同条件下的各物理量比较条件 Isc (mA)Voc (V)Pm (mW)Im (mA)Vm (V)Rm ()FF 距离为60cm 距离为80cm 132.8 79.54 4818. 64 100. 93 8.11 1 80.3 6 0.64 6 距离为 80cm， 将两组光 伏组件串 联； 距离为 80cm， 将两组光 伏组件并联
