光伏电池外特性课程设计

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1、目录1研究任务和要求………………………………………………………………11.1前言………………………………………………………………………………………11.2研究任务和要求…………………………………………………………………………12太阳能外特性实验原理…………………………………………………………12.1太阳能温度特性原理…………………………………………………………………12.2太阳能光谱特性原理………………………………………………………………22.3太阳能光强特性原理…………………………………………………………………23太阳能电池特性测试方法……………………………………

2、…………………33.1太阳能电池特性等效图…………………………………………………………………33.2太阳能电池研究实验实图…………………………………………………………43.3器件说明…………………………………………………………………………………64实验数据结果……………………………………………………………………84..1太阳能电池温度特性……………………………………………………………………84.2太阳能电池光谱特性…………………………………………………………………104.3太阳能电池光强特性…………………………………………………………………115实验小结………………

3、………………………………………………………136课程设计总结…………………………………………………………………157参考文献………………………………………………………………151.研究任务和要求1.1前言太阳是地球能量的源泉，地球上绝大部分的能量都是直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料实质上是古代生物储存下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。现在，太阳能的利用逐渐开始普及，利用太阳能发电解决了人造卫星能源供应的难题，也为人们的日常生活带来了便利，太阳能热水器，太阳

4、灶，太阳能光伏发电等都是人们生活中对太阳能的有效利用。其中，利用太阳能光伏发电已经成为人们越来越关注的课题，如何降低成本，提高光伏转换效率成为了各大型能源公司争相研究的问题。太阳能光伏发电利用太阳能电池，通过光电转换将光能转换为电能，故太阳能电池的特性曲线与工作条件，成为光伏转换效率的关键。降低太阳能电池制造成本，提高光伏转换效率已成为各国科研工作者争相研究的课题之一。1.2研究任务和要求要求完成光强特性，光谱特性，温度特性对光伏太阳能电池性能的影响。（1）掌握太阳能电池与温度、光强、光谱特性之间的特性原理；（2）掌握太阳能电池的温度、光强、光谱特性测试方法；（3）

5、了解太阳能电池各特性参数与温度、光强、光谱之间的关系。（4）完成课程设计报告。2.太阳能外特性实验原理2.1太阳能电池温度特性原理太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子的能量转化为电能。在没有光照时,可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压与通过的电流的关系为(1)其中是二极管的反向饱和电流,是理想二极管参数,理论值为1。是玻尔兹曼常量,为电子的电荷量,为热力学温度。15当有光照时，半导体内部结电子流入N区，空穴流入P区，结果使N区储存了过剩的电子，N区有过剩的空穴，在P-N结附近形成与势垒方向相反的光生电场，当接上外电路时，形成反向的光电流，则流过PN结的总

6、电流为：（2）由上述公式可知，太阳能电池的短路电流与温度相关，故温度特性也是太阳能电池的一个重要特征。对于大部分太阳能电池，随着温度的上升，短路电流上升，开路电压减小，转换效率降低。2.2太阳能电池光谱特性原理太阳能电池并不能把任何一种光都同样地转换成电。例如：通常红光转变为电的比例与蓝光转变为电的比例是不同的。由于光的颜色（波长）不同，转变为电的比例也不同，这种特性称为光谱特性。光谱特性通常用收集效率来表示；所谓收集效率就是用百分数（%）来表示一单位的光（一个光子）入射到太阳能电池上，产生多少电子（和空穴）。一般而言，一个光子产生的电子（和空穴）数目是小于1的。从

7、太阳能电池的应用角度来说，太阳能电池的光谱特性与光源的辐射光谱特性相匹配是非常重要的，这样可以更充分地利用光能和提高太阳能电池的光电转换效率。例如，有的电池在太阳光照射下能确定转换效率，但在荧光灯这样的室内光源下就无法得到有效的光电转换。不同的太阳能电池与不同的光源的匹配程度是不一样的。而光强和光谱的不同，会引起太阳能电池输出的变动。就人眼的感觉而言，在室外太阳光下和在室内荧光灯下，其亮度并不觉得差别很大，但其能量的绝对值却相差数百倍。由于各种太阳能电池的光谱特性不同，所以太阳能电池的输出特性随所用的光源的光谱不同而变化较大。这是在太阳能电池应用时需要注意的问题