太阳能电池伏安特性曲线实验报告概要

1、太阳能光伏发电应用技术项 目:太阳能电池伏安特性曲线年级:2014 级电子科学与技术姓名:口号:146711000老师:绩:福建农林大学金山学院信息与机电工程系2017年6月18日、实验目的.、实验要求.、实验仪器设备 四、实验原理.1、太阳能电池工作原理2、太阳能电池等效电路图3、伏安特性曲线五、实验内容与步骤1、实验内容2、实验步骤最大输出功率与入射角的关系测试六、实验分析与实验总结10、实验目的1、了解并掌握光伏发电系统的原理 2、了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、了解并掌握太阳能电池的工作原理及其应用、实验要求1、熟悉光伏发电系统的功能。2、测量太阳能电池板的

2、不同距离下开路电压、短路电流、并算出填充因子及绘 出功率曲线、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、实验原理1、太阳能电池工作原理光照下，P-N结将产生光生伏特效应。当入射光能量大于导体材料的禁带宽 度时，光子在表面一定深度的范围内被吸收， 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结附近扩散长度范围 内的光生载流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，产生光生电流。光生载流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流。当光生电流和正向结电流相等时，P-N结建立稳定的

3、 电势差，即光生电压。2、太阳能电池等效电路图为了进一步分析太阳能电池的特点，可以使用一个等效电路来表现太阳能电 池的工作情况，等效电路图如图所示。电路由一个理想恒流源IL，一个串联电阻Rs,一个并联电阻Rsn,以及理想因子分别为1和2的两个二极管D1和D2组成。IdiId21Ir11R,TRs太阳能电池等效电路图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， 包括开路电压、短路电流、最大输出功率、最佳输出电压、最佳输出电流、填充因子、 太阳能电池光电转换效率，串联电阻以及并联电阻。下面对这些参数进行具体的 解释。np太阳能电池电流电压特性旦 m(1)开路电压Vo

4、c:在标准条件下，1=0时，太阳能电池所输出的电压值。短路电流Isc:在标准条件下，V=0时，太阳能电池由光电流所提供的电流值。(2)最大输出功率Pmp:太阳能电池的伏安特性曲线又称为负载特性曲线，它描述了太阳能电池的输出电压和输出电流随负载变化的曲线。当负载变化到某 一工作点，使得该工作点的电压值与电流值的乘积最大时， 这个乘积就是太阳能 电池的最大输出功率。此时的输出电压和电流分别称为最佳输出电压和最佳输出 电流，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，表示理想情况下FF为1,实际的FF恒小于1,填充因子是评价太阳能电池性能 优劣的

5、重要指标之一，直接反应了电池的转换效率。3五、实验内容与步骤1、实验内容1、光伏电池的开路电压和短路电流特性测试。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测量数据如以下表1-1,图1-2所示，测得短路电流lsc=92.21mA,开路电压Uoc=15.896V当负载为182时功率P取得最大值Pmax=680.96mW100R0150160170181182183184186190200400600U01010.510.84 1.1611.2211.2711.28 -1.31 11.4 115 12.112

6、.9815.896cm92.216664.662.83 6)0.9160.7560.7260.18 59345 592575346.30功率0660678.3381.077680.253680.96684.652678.83672.37674.8655.5641.3625.050末阳电池伏安特性曲线246。丄U 1214 IS IB表1-1in-'90807060504G引,九；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测量数据如以下表1-3,图1-4所示，测得短路电流lsc=71.71mA,开路电压Uoc=15.15V当负载为2

7、01时功率P取得最大值Pmax=523.71mW,其填充因子FF=0.48。R0180195196198200201205215230400600800U09.551010.110.210.3210.3510.410.4710.8911.712.813.75.15I 71.7152.2851.55150.950.750.650.0148.1346.743.5 350.125.60功率0499.274515515.1519.18523.224523.71520.104501.03503508.95385.28350.720150cm太阳电池伏安特性曲线I6104呂12表1-3aoaSn 羽302

8、u10In180cm测量数据如以下表1-5,图n图1-44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1-6所示，测得短路电流Isc=59.6mA，开路电压Uoc=14.7V当负载为251°时功 率P取得最大值Pmax=402.591mW,其填充因子FF=0.46。R0200250255252251305400600U08.659.59.710.0510.0910.711.7512.5814.7I59.6 12740.840.24039.934.829.1525.270功率0367.225388.55389.94402402.591372.363

9、42.512317.890180cm图1-5太阳电池伏安特性曲线7050504C3020越4&fi10121416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测量数据如以下表1-7,图1-8所示，测得短路电流lsc=55.2mA，开路电压Uoc=14.4V当负载为235。时功 率P取得最大值Pmax=361.77mW,其填充因子FF=0.46。R0200230235240248250400600U08.39.159.39.359.579.511.312.114.4I55.240.839.25 :38.938.438.137.6 2!

10、8.2523.850功率0338.61359.31395361.77 :159.04364.617357.2321.485298.1250200cm图1-750太阳电池伏安特性曲线10154u30201000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测量数据如以下表1-9，图1-10所示，测得短路电流Isc=42.4mA，开路电压Uoc=13.7V当负载为279°时 功率P取得最大值Pmax=279.21,其填充因子FF=0.48。R0250270275279280282400600U08.18.68.78.858.868.88

11、 -0.2511.3213.7I42.432.0931.8531.67 :i1.5531.431.1 2!5.6520.510功率0259.929273.91275.529279.21278.204276.168262.9125252.680图1-9250cm太阳电池伏安特性曲线图 1-1012最大输出功率与入射角的关系测试将太阳能电池板，电流表，电压表，负载电路连接回路。光源的发光方向对着太阳能电池组件， 打开光源电源，等光源发光亮度稳定 后开始测量，金卤灯从接通电源到稳定发光需要等几分钟。改变电阻阻值，测量流经电阻的电流和电压即可得到光伏组件的伏安特性。测量过程中辐射光源与光伏组件的距离要

12、保持不变，以保证整个测量过程是在相同的光照强度下进行的。改变光照入射角度,分别测量太阳能电池在不同入射角下的最大功率输出,同时绘制伏安特性曲线,绘制不同入射角度的伏安特性曲线。在光照入射角度为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07.68.779.710.1410.35 -0.6810.62 10.68 1-.212.3213.6514.6电流48.4737.534.69 32.11 31.0530.75 310.2730.07 29.927.824.2520.190功率02

13、85304.2 311.4 3；?1.3321.9 3123.3319.3 -15.7 311.4 29(1.7275.590表2-1角度为30°伏安特性测试60太阳电池伏安特性曲线50403020106101214416图2-2角度为30°伏安特性测试Rnax测得短路电流lsc=48.47mA，开路电压Uoc=14.6V当负载为350。时，功率=0.456。ocP取得最大值Pmax=323.3mW,填充因子FF =1 scU在光照入射角度为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02002292312322332342

14、35250300500700电压09.6710.46 -0.510.5310.54 -0.5410.610.87 11.58 1).1713.8515.1电流38.347.8345.07 4544.944.744.744.542.99 38.426.2819.750功率0462.5471.4 472.5 4'27471.1 471.5471.7 467.3 445.1 34(6.7273.530表2-3角度为45。伏安特性测试30太阳电池伏安特性曲线7060504030201064&10121416图2-4角度为45°伏安特性测试测得短路电流lsc=68.3mA,开路

15、电压Uoc=15.1V当负载为232。时，功率P=0.46。oc取得最大值pmax=472.7mW，填充因子FF=£UX在光照入射角度为60。时，负载伏安特性测试数据如表2-5所示。绘制伏安 特性曲线如图2-6所示。电阻0100150200201202210230250300500700电压06.168.959.829.869.861010.410.75 11.41 12L913.5314.79电流37.560.0150.70 48.648.4548.347.144.942.57 37.725.6819.270功率0469.7453.8 477.2 4'7.7476.1 471466.9 457.6 4310.1 33'.3260.720表2-5角度为60°伏安特性测试30太阳电池伏安特性曲线7060504030201064图2-6角度为60°伏安特性测试0&10121416测得短路电流lsc=67.5mA，开路电压Uoc=14.79V当负载为201。时，功率=0.47。