太阳能电池伏安特性曲线实验报告.doc

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年级:级电子科学与技术学生姓名:学号:146711000指导老师:成绩:福建农林大学金山学院信息与机电工程系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 41、实验内容 42、实验步骤 4最大输出功率与入射角的关系测试 7六、实验分析与实验总结 10一、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台万用表四、实验原理太阳能电池结构图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,能够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。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,能够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。太阳能电池电流电压特性(1)开路电压Voc:在标准条件下,I=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,表示为: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重要指标之一,直接反应了电池的转换效率。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=,开路电压Uoc==-1 图1-2②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=,开路电压Uoc==,其填充因子FF=。