太阳能电池伏安特性曲线的实验报告.docx

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1、太阳能电池伏安特性曲线2014级电子科学与技术146711000太阳能光伏发电应用技术实验项目: 专业年级: 学生姓名: 学号:指导老师: 成绩:福建农林大学金山学院信息与机电工程系2017年6月18日一、实验目的1二、实验要求1三、实验仪器设备1四、实验原理11、太阳能电池工作原理22、太阳能电池等效电路图23、伏安特性曲线2五、实验内容与步骤31、实验内容32、实验步骤3最大输出功率与入射角的关系测试5六、实验分析与实验总结7一、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二、实验要求1、熟悉光

2、伏发电系统的功能。2、测量太阳能电池板的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I、实验原理太阳能电池构造图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，光子在外表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别离，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。

3、当光生电流和正向结电流相等时，P-N结建设稳定的 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，等效电路图如以下列图。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。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、最正确输出电压、最正确输出电流、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。下面对这些参数进展具 体的解释。太阳能电池电流电压特

4、性(1)开路电压Voc: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。12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正确输出电压和最正确 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 为：理想情况下FF为1,实际的FF恒小于1,填充因

5、子是评价太阳能电池性能 优劣的重要指标之一，直接反响了电池的转换效率。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Isc=92.21mA,开路电压Uoc=15.896V当负载为182时功率p取得最大值Pmax=680.96mWR0150160170181182183184186190200400600U01010.510. 8411. 1611.2211.2711.2811.3111.

6、411.512. 112. 9815. 896I92.216664.662.8360.9160. 7560.7260. 185934559.2575346.30功率0660678.3681.077680.253680.96684.652678.83672.37674.8655.5641.3625.050表1-1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Isc=71.71mA,开路电压Uoc=15.15V当负载为201Q时 功率P取得最大值Pmax=523.71mW,其填充因子FF=0.48。

7、150c mR0180195196198200201205215230400600800U09. 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 率0499.274515515. 1519.18523. 224523.71520. 104501.03503508.95385.28350. 720表1-3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180cm测量

8、数据如以下表1-5,图 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=0.46o图1-5180c mR0200250255252251305400600U08. 659.59.710. 0510. 0910. 711.7512.5814. 7I59.642.740.840.24039.934.829. 1525.270功 率0367.225388. 55389. 94402402.591372.36342.512317. 890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

9、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Isc=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=0.46o200c mR0200230235240248250400600U08.39. 159.39. 359. 579.511.312. 114.4I55.240.839. 2538.938.438. 137.628. 2523. 850功率0338.61359. 31395361.77359. 04364.617357.2321.485298. 1250图1-7图1-8在光源

10、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。250c mR0250270275279280282400600U08. 18.68. 78. 858. 868. 8810. 2511.3213. 7I42.432.0931.8531.6731.5531.431. 125. 6520.510功率0259.929273.91275. 529279.21278.204276. 1

11、68262.9125252. 680图1-9图 1-10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，翻开光源电源，等光源发光亮度稳定 后开场测量，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保持不变，以保证整个测量过程是在一 样的光照强度下进展的。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。

12、绘制伏安 特性曲线如图2-2所示。电阻0200250300330340350351355400500700电压07.68. 779.710. 1410. 3510. 6810. 6210. 6811.212.3213. 6514.6电流48.4737.534. 6932. 1131.0530. 7530. 2730. 0729.927.824.2520. 190功率0285304.2311.4321.3321.9323.3319.3315.7311.4298.7275. 590表2-1角度为30。伏安特性测试图2-2角度为30。伏安特性测试测得短路电流Isc=48.47mA,开路电压Uoc=1

13、4.6V当负载为350。时，功率P取得最大值Pmax=323.3mW,填充因子FF = 0.456o/4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0200229231232233234235250300500700电压09. 6710. 4610.510. 5310. 5410. 5410.610. 8711.5813. 1713. 8515. 1电流68.347. 8345. 074544.944.744.744.542.9938.426. 2819. 750功率0462.5471.4472.5472. 7471. 1471.5471

14、.7467.3445. 1346.7273. 530表2-3角度为45。伏安特性测试图2-4角度为45。伏安特性测试测得短路电流Isc=68.3mA,开路电压Uoc=15.l V当负载为232。时，功率Pp取得最大值Pmax=472.7mW,填充因子FF =0.46。【S（：U OC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. 7511.4112.913. 5314. 79电流67.560.0150.

15、 7048.648.4548.347. 144.942.5737. 725.6819. 270功率0469. 7453.8477.2477. 7476. 1471466.9457.6430. 1331.3260. 720表2-5角度为60。伏安特性测试图2-6角度为60。伏安特性测试测得短路电流Isc=67.5mA,开路电压Uoc=14.79V当负载为201。时、功率P取得最大值Pmax=477.2mW,填充因子FF = 冬匚=0.47。1 sU OC六、实验分析与实验总结1、光照距离越近，光照强度越大，其功率Pmax越大。2、最大输出功率、最正确输出电压、最正确输出电流均随着距离的增加而增大, 最正确负载电阻随距离的增大而减小。3、实验过程中会出现误差：电流表和电压表的内电阻以及导线内阻接触电阻对 实验的影响。可调变阻箱调的电阻不够准确。万用表读书不稳定。温度以及其他 光源的影响。4、太阳能电池的填充因子FF远小于理论上的最大值1,说明太阳能电池制造工艺 和构造上还有很大的提升空间。