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1、JINSHAN COLLEGE OF FUJIAN AGRICULTURE AND FORESW UNIVERSIiy太阳能光伏发电应用技术实验项目：太阳能电池伏安特性曲线专业级：2014级电子科学与技术生姓夕 名:号:146711000指导师：成攵土 绩：建农大学山学院信息与机电工程系20176 月 18 日一、实验目的1二、实验要求1三、实验仪器设备1四、实验原 11 、太阳能电池工作原 22 、太阳能电池等效电图 23 、伏安特性曲线2五、实验内容与步骤41 、实验内容42 、实验步骤4最大输出功与入射角的关系测试 8、实验分析与实验总结 11一、实验目的1、解并掌握光伏发电系统的原2、
2、解并掌握光伏发电系统的组成，学习太阳能发电系统的装配3、解并掌握太阳能电池的工作原及其应用二、实验要求1、熟悉光伏发电系统的功能。2、测太阳能电池板的同距离下开电压、短电、并算出填充因子及绘出功曲线三、实验仪器设备1、太阳能电池板2、光源3、可调电阻4、2台万用表四、实验原1、太阳能电池工作原光照下，P-N结将产生光生伏特效应。当入射光能大于导体材的禁带宽 时， 光子在表面一定深的范围内被吸收，并在结区及其附近的空间激发电子 空穴对。此时，空间电荷区内的光生电子和空穴分离，P-N结附近扩散长范围 内的光生载子扩散到空间电荷区。p区的电子在电场作用下漂移到N 区, N区 的空穴漂移到P区，产生光
3、生电。光生载子的漂移并堆积形成与结电场方向相反的电场及正向结电。当光生电和正向结电相等时，P-N结建稳定的电势差，即光生电压。2、太阳能电池等效电图为进一步分析太阳能电池的特点，可以使用一个等效电夹表现太阳能电 池的工作情况，等效电图如图所示。电由一个想恒源IL，一个联电阻Rs，-个并联电阻Rsn，以及想因子分别为 1和2的两个二极管D1和D2 ”组.成。3、伏安特性曲线根据伏安特性曲线的数据，可以计算出太阳能电池性能的重要参数，包括开电压、短电、最大输出功、最佳输出电压、最佳输出电、填充因子、太阳能电池光电转换效，联电阻以及并联电阻。下面对这些参数进具体的 解释。太阳能电池电电压特性走三列壬
4、(1) 开电压 Voc:在标准条件下，1=0时，太阳能电池所输出的电压直。短电Isc:在标准条件下，V=0时，太阳能电池由光电所提供的电直。(2) 最大输出功 Pmp:太阳能电池的伏安特性曲线又称为负载特性曲线，它描述太阳能电池的输出电压和输出电随负载变化的曲线。当负载变化到某一工作点，使得该工作点的电压直与电直的乘积最大时， 这个乘积就是太阳能 电池的最大输出功。此时的输出电压和电分别称为最佳输出电压和最佳输出电，用 Ump 和 Imp表示。(3)填充因子FF:矩形ImpVmp与矩形IscVoc的面积比作为填充因子，表示FF 二想情况下 FF为1，实际的FF恒小于1，填充因子是评价太阳能优的
5、重要指标之-，直接反应电池的转换效。五、实验内容与步骤1、实验内容1、光伏电池的开电压和短电特性测试。2、光伏发电的负载伏安特性测试。2、实验步骤在光源与太阳能电池组件距离为100cm根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为100cm测数据如以下表池性能1-1，图182时1-2所示，测得短电 Isc=92.21mA，开电压 Uoc=15.896V当负载 功 P取得最大直Pmax=680.96mW10(R0150160170181182183184186190200400600U01010.510.8411.1611.2211.2711.2811.3111.411.512.112.9815.89
6、6icmI92.216664.662.8360.9160.7560.7260.185934559.2575346.30功066067 8.3681.077680.253680.96684.65267 8.83672.37674.8655.5641.3625.050表1-1太阳电池伏安特性曲线图1-2在光源与太阳能电池组件距离为150cm根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为150cm测数据如以下表1-3，图1-4所示，测得短电Isc=71.71mA，开电压 Uoc=15.15V当负载为201 时功 P取得最大直Pmax=523.71mW，其填充因子FF=0.48。150cmR01801951
7、96198200201205215230400600800U09.551010.110.210.3210.3510.410.4710.8911.712.813.715.15I71.7152.2851.55150.950.750.650.0148.1346.743.530.125.60功0499.274515515.1519.18523.224523.71520.104501.0350350&95385.28350.720表1-3太阳电池伏安特性曲线I4在光源与太阳能电池组件距离为180cm根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为180cm测数据如以下表 1-5，图1-6所示，测得短电 Isc=
8、59.6mA，开电压 Uoc=14.7V当负载为251 时功P取得最大直Pmax=402.591mW，其填充因子FF=0.46。180cmR0200250255252251305400600U0&659.59.710.0510.0910.711.7512.5814.7I59.642.740.840.24039.934.829.1525.270功0367.225388.55389.94402402.591372.36342.512317.890图1-5太阳电池伏安特性曲线图1-6在光源与太阳能电池组件距离为200cm根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为200cm测数据如以下表 1-7，图1-
9、8所示，测得短电 Isc=55.2mA，开电压 Uoc=14.4V当负载为235 时功P取得最大直Pmax=361.77mW，其填充因子FF=0.46。200cR0200230235240248250400600mU0&39.159.39.359.579.511.312.114.4I55.240.839.253& 938.438.137.628.2523.850功0338.61359.31395361.77359.04364.617357.2321.485298.1250图1-7太阳电池伏安特性曲线图1-8在光源与太阳能电池组件距离为250cm根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为250cm
10、测数据如以下表1-9，图1-10所示测得短电 Isc=42.4mA，开电压Uoc=13.7V当负载为279 时功 P取得最大直Pmax=279.21，其填充因子FF=0.48。250cmR0250270275279280282400600U0&1&6&7&85&86&8810.2511.3213.7I42.432.0931.8531.6731.5531.431.125.6520.510功0259.929273.91275.529279.21278.204276.168262.9125252.680图1-9太阳电池伏安特性曲线图 1-10最大输出功与入射角的关系测试将太阳能电池板，电表，电压表，
11、负载电连接回。光源的发光方向对着太阳能电池组件，打开光源电源，等光源发光稳定 后开始测，卤灯从接通电源到稳定发光需要等几分钟。改变电阻阻直，测经电阻的电和电压即可 得到光伏组件的伏安特性。测过程中辐射光源与光伏组件的距离要保持变，以保证整个测过程是在相同的光照强下进的。改变光照入射角，分别测太阳能电池在同入射角下的最大功输出，同时绘制伏安特性曲线，绘制同入射角的伏安特性曲线。在光照入射角为30时，负载伏安特性测试数据如表2-1所示。绘制伏安特性曲线如图2-2所示。电阻0200250300330340350351355400500700电压07.6&779.710.1410.3510.6810.
12、6210.6811.212.3213.6514.6电48.4737.534.6932.1131.0530.7530.2730.0729.927.824.2520.190功0285304.2311.4321.3321.9323.3319.3315.7311.4298.7275.590表2-1角为30伏安特性测试太阳电池伏安特性曲线图2-2角为 30伏安特性测试测得短电Isc=4& 47mA，开电压 Uoc=14.6V当负载为350时，功PP取得最大直Pmax=323.3mW，填充因子FF = m = 0.456。sc oc在光照入射角为 45时，负载伏安特性测试数据如表2-3所示。绘制伏安特性曲线如图2-4所示。电阻0200229231232233234235250300500700电压09.6710.4610.510.5310.5410.5410.610.8711.5813.1713.8515.1电68.347.8345.074544.944.744.744.542.9938.426.2819.750功0462.5471.4472.5472.7471.1471.5471.7467
