《太阳能电池特性》PPT课件
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太阳能电池ppt-PPT课件
太阳能电池
启明物理0901班 庞贵明
导读
★太阳能电池的产生背景 ★太阳能电池的发展历程及现状 ★太阳能电池的原理 ★太阳能电池的分类 ★结束语
太阳能电池的产生背景
自从两次工业革命以后，煤、石油、天然气等化石燃 料相继被广泛地应用到生产生活的各个方面。随着社会经 济的不断发展和人类文明的不断进步，人类对能源的需求 量不断飞速增长。 然而，这些曾经被人们广泛应用并且现在还在被使用 的基本都是不可再生能源。其有限的储量与人类无限的需 求之间构成了不可调和的矛盾。 其次，煤、石油、天然气等化石燃料燃烧后会产生大 量的二氧化碳气体，造成温室效应，加速全球气候变暖， 给人类及其他动植物的生存构成巨大挑战。
太阳能电池的产生背景
再者，这些不可再生能源的大量使用，还会产生环境 污染、生态破坏等严重问题。 因此，开发一种储量巨大、清洁、无污染的可再生能 源已经成为当今社会的广泛共识。 与常规能源相比，太阳能具有三大优势： 其一，它是人类可以利用的最丰富的能源。据统计， 在过去的漫长的十几亿年中，太阳只消耗了它本身能量的 2%。按照这种速度计算，太阳足以供给人类使用几十亿 年，可谓取之不尽、用之不竭。
太阳能电池的发展历程及现状
1839年，法国物理学家贝克勒尔（E.Becquerel）发现液 体的光生伏特效应 【光生伏特效应：半导体受到光照时产生电动势的现象】 1877年，亚当斯（W.G.Adams）研究了硒的光伏效应， 并制作了第一片硒太阳能电池 1883年，美国发明家查尔斯描述了第一块硒太阳能电池的 原理 1918年，波兰科学家Czochralski发展了生长单晶硅的提 拉法工艺 1941年 奥尔在硅上发现光伏效应
太阳能电池的产生背景
其二，在地球上，只要有光照的地方都有太阳能，这 样我们就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对于 交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有实用价值。 其三，太阳能是一种十分清洁的能源。在开发和利用 太阳能时，不会产生废渣、废水和废气；也没有噪音，更 不会产生大气污染、影响生态平衡等环境问题。 因此，太阳能是一种非常合适的新能源，研究和开发 太阳能，对于我们人类今后的生产生活乃至生存发展历程及现状
启明物理0901班 庞贵明
导读
★太阳能电池的产生背景 ★太阳能电池的发展历程及现状 ★太阳能电池的原理 ★太阳能电池的分类 ★结束语
太阳能电池的产生背景
自从两次工业革命以后，煤、石油、天然气等化石燃 料相继被广泛地应用到生产生活的各个方面。随着社会经 济的不断发展和人类文明的不断进步，人类对能源的需求 量不断飞速增长。 然而，这些曾经被人们广泛应用并且现在还在被使用 的基本都是不可再生能源。其有限的储量与人类无限的需 求之间构成了不可调和的矛盾。 其次，煤、石油、天然气等化石燃料燃烧后会产生大 量的二氧化碳气体，造成温室效应，加速全球气候变暖， 给人类及其他动植物的生存构成巨大挑战。
太阳能电池的产生背景
再者，这些不可再生能源的大量使用，还会产生环境 污染、生态破坏等严重问题。 因此，开发一种储量巨大、清洁、无污染的可再生能 源已经成为当今社会的广泛共识。 与常规能源相比，太阳能具有三大优势： 其一，它是人类可以利用的最丰富的能源。据统计， 在过去的漫长的十几亿年中，太阳只消耗了它本身能量的 2%。按照这种速度计算，太阳足以供给人类使用几十亿 年，可谓取之不尽、用之不竭。
太阳能电池的发展历程及现状
1839年，法国物理学家贝克勒尔（E.Becquerel）发现液 体的光生伏特效应 【光生伏特效应：半导体受到光照时产生电动势的现象】 1877年，亚当斯（W.G.Adams）研究了硒的光伏效应， 并制作了第一片硒太阳能电池 1883年，美国发明家查尔斯描述了第一块硒太阳能电池的 原理 1918年，波兰科学家Czochralski发展了生长单晶硅的提 拉法工艺 1941年 奥尔在硅上发现光伏效应
太阳能电池的产生背景
其二，在地球上，只要有光照的地方都有太阳能，这 样我们就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对于 交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有实用价值。 其三，太阳能是一种十分清洁的能源。在开发和利用 太阳能时，不会产生废渣、废水和废气；也没有噪音，更 不会产生大气污染、影响生态平衡等环境问题。 因此，太阳能是一种非常合适的新能源，研究和开发 太阳能，对于我们人类今后的生产生活乃至生存发展历程及现状
《太阳能电池特性》课件
硅材料
薄膜太阳能电池使用薄层材料，如铜铟镓硒和镉敏化太阳能电池，具有较低的成本和较高的灵活性。
薄膜材料
使用硫化镉、铜锌硒等多元化合物材料制造的太阳能电池，具有较高的光电转换效率和较低的成本。
多元化合物材料
严格控制原材料质量
确保使用的材料符合要求，避免杂质和污染物对太阳能电池性能的影响。
05
CHAPTER
理想能带结构的特点是导带和价带之间的禁带宽度适中，能够有效地吸收太阳光并产生电子-空穴对。
在太阳能电池中，能带结构决定了电子的激发和传输过程。
不同材料的能带结构不同，因此太阳能电池的转换效率也不同。
在太阳能电池中，光吸收过程产生的电子-空穴对需要被有效地分离和收集。
电荷分离和收集的效率决定了太阳能电池的输出电流和电压。
高效的电荷分离和收集需要良好的电场分布和载流子传输路径。
表面和界面态对电荷分离和收集的影响也是研究的重点。
01
02
03
04
太阳能电池的输出电流和电压是由光吸收、电荷分离与收集等多个过程共同决定的。
电压的产生与能带结构、表面态和界面态等有关。
电流的产生与光吸收过程中产生的电子-空穴对的数量和传输效率有关。
表面处理技术
移动能源
研发便携式太阳能电池产品，如太阳能背包、太阳能充电器等，满足移动能源需求。
建筑集成
将太阳能电池集成到建筑中，实现建筑能源的自给自足，降低建筑能耗。
农业应用
将太阳能电池应用于农业领域，如太阳能灌溉、太阳能温室等，提高农业生产效率。
THANKS
感谢您的观看。
太阳能电池的输出电流和电压受到多种因素的影响，如光照强度、温度等。
03
CHAPTER
太阳能电池优秀课件
2 、光电导效应
电子能量
在光线作用下，电子吸收光
子能量从束缚状态过渡到自由
hv
状态，而引起材料电导率的变
导带 Eg
价带
化，这种现象被称为光电导效
应。
当光照射到半导体光电导材料上时，若光辐
射能量足够强，材料价带上的电子将被激发到导
带,从而使材料中的自由载流子增加，致使材料
的电导变大。
光电导产生的条件
6、温度效应
太阳能电池用半导体的禁带 宽度的温度系数为负，随温度 上升带隙变窄，会使短路电流 略有上升，但同时会使I0增加， Voc下降。
综合所有参数，转换效率随 温度上升而下降。
7、辐照效应 作为卫星和飞船的电源，太阳电池必然暴露
在外层空间的高能粒子的辐照下。高能粒子 辐照时通过与晶格原子的碰撞，将能量传给 晶格，当传递的能量大于某一阈值时，便使 晶格原子发生位移，产生晶格缺陷。这些缺 陷将起复合中心的作用，从而降低少子寿命。 大量研究工作表明，寿命参数对辐照缺陷最 为灵敏，也正因为辐照影响了寿命值，从而 使太阳电池性能下降。
理想情况下的效率
舍弃太阳光中波长大于长波限的光 谱，在理想情况下，能量大于禁带宽 度的光子全部被材料吸收形成光电流， 显然，最大短路电流Isc仅与材料的带隙 有关。
理想情况下Voc为：
Voc
kT q
ln
I ph I0
1
式中Iph为光生电流，I0为二 极管饱和电流：
I0
A
qDn
n2 i
LN nA
图一
将表面制成金字塔型的组织结构，以减少光的反射 量。
将金属电极埋入基板中，以减少串联电阻。(图二)
图二
减少背电极与硅的接触面积，以减少因金属与硅的 接合处引入的缺陷， (图三)
太阳能电池介绍课件
太阳能电池介绍课件PPT
欢迎参加太阳能电池介绍课件PPT，让我们一起探索太阳能电池的奇妙世界！ 从历史与发展到工作原理和应用，了解太阳能电池的种种魅力。
什么是太阳能电池？
太阳能电池是一种将太阳光转化为电能的装置。通过光伏效应，太阳能电池将太阳辐射能转变为可供使用的电 能，实现清洁、可再生能源。
太阳能电池的历史与发展
太阳能电池的组成
太阳能电池由多个组件组成，包括光伏电池片、逆变器、电池支架等。这些组件相互配合，实现太阳能的收集、 转换和利用。
太阳能电池的效率
太阳能电池的效率是指太阳能转化为电能的比例。随着技术的进步，太阳能 电池的效率不断提高，使得太阳能的利用更加高效。
太阳能电池的应用
太阳能电池广泛应用于各个领域，包括家庭、工业、农业等。它们被用于发 电、供电和照明，为可持续发展作出了重要贡献。
太阳能电池经历了漫长的发展历程，最早的太阳能电池出现在19世纪。随着技术的进步和环保意识的增强， 太阳能电池的应用逐渐普及，成为清洁能源的重要组成部分。
太阳能电池的种类
太阳能电池有多种不同类型，包括单晶硅、多晶硅、薄膜等。每种类型都有其独特的特点和适用场景，满足不 同需求。
太阳能电池的工作原理
太阳能电池的工作原理基于光伏效应，当光线照射到太阳能电池上电流。
欢迎参加太阳能电池介绍课件PPT，让我们一起探索太阳能电池的奇妙世界！ 从历史与发展到工作原理和应用，了解太阳能电池的种种魅力。
什么是太阳能电池？
太阳能电池是一种将太阳光转化为电能的装置。通过光伏效应，太阳能电池将太阳辐射能转变为可供使用的电 能，实现清洁、可再生能源。
太阳能电池的历史与发展
太阳能电池的组成
太阳能电池由多个组件组成，包括光伏电池片、逆变器、电池支架等。这些组件相互配合，实现太阳能的收集、 转换和利用。
太阳能电池的效率
太阳能电池的效率是指太阳能转化为电能的比例。随着技术的进步，太阳能 电池的效率不断提高，使得太阳能的利用更加高效。
太阳能电池的应用
太阳能电池广泛应用于各个领域，包括家庭、工业、农业等。它们被用于发 电、供电和照明，为可持续发展作出了重要贡献。
太阳能电池经历了漫长的发展历程，最早的太阳能电池出现在19世纪。随着技术的进步和环保意识的增强， 太阳能电池的应用逐渐普及，成为清洁能源的重要组成部分。
太阳能电池的种类
太阳能电池有多种不同类型，包括单晶硅、多晶硅、薄膜等。每种类型都有其独特的特点和适用场景，满足不 同需求。
太阳能电池的工作原理
太阳能电池的工作原理基于光伏效应，当光线照射到太阳能电池上电流。
有机太阳能电池太阳能电池简介课件
CHAPTER 05
有机太阳能电池的挑战与未来发展 方向
提高光电转换效率
开发高效活性层材
料
通过研究新型有机半导体材料， 提高光吸收和电荷传输性能，从 而提高光电转换效率。
优化活性层结构
通过调控活性层的形貌和厚度， 改善光散射和光捕获，提高光电 转换效率。
界面工程优化
通过优化活性层与电极之间的界 面性质，降低电荷复合损失，提 高光电转换效率。
[ 感谢观看 ]
工作原理
有机太阳能电池通常由光敏层、电子传输层和电极组成。当太阳光照射到光敏 层时，光子能量被吸收并激发电子从价带跃迁到导带，形成光生载流子。电子 和空穴分别被传输层和电极收集，从而形成电流。
历史与发展
01
02
03
1970年代
有机太阳能电池的概念被 提出，但初期效率很低。
1990年代
随着共轭聚合物的发现和 制备技术的进步，聚合物 太阳能电池的研究取得突 破性进展。
降低制造成本
简化制备工艺
01
通过简化有机太阳能电池的制备工艺，降低设备成本和生产时
间，从而降低制造成本。
开发低成本材料
02
研究低成本、可大规模生产的有机半导体材料，降低有机太阳
能电池的成本。
提高电池效率与稳定性
03
通过提高有机太阳能电池的效率和稳定性，降低单位功率成本
，从而降低制造成本。
优化器件稳定性
常见的电子给体材料包括聚合物和低分子量有机物，如聚噻 吩、聚芴、苯乙烯等。这些材料通常通过化学合成或聚合物 共混等方法制备。
电子受体材料
电子受体材料是用于接受电子给体材料传递的电子并将它们传递到导带上的有机 材料。它们通常具有较低的导带和较高的电负性，以便有效地收集和传输电子。
太阳能电池介绍课件PPT
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/6/ 282021/6/282021/6/282021/ 6/286/28/2021
14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。2021年6月 28日星 期一2021/6/282021/ 6/282021/6/28
3.1 太阳能光伏发电原理
2.硅的晶体结构 （1）硅的原子结构 硅(Si)原子，原子序数14，原子核外14个电子，绕核运 动，分层排列：内层2个电子(满)，第二层8个电子(满)，第 三层4个电子(不满)，如图3-1所示。
图3-1 硅的原子结构 及其原子能级
9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。2021/6/282021/ 6/28Monday, June 28, 2021
第3章 太阳能光伏电池
何 道 清 编制 2011.12
第3章 太阳能光伏电池
太阳能光伏电池——太阳能 电能
3.1 太阳能光伏发电原理
3.1.1半导体基础知识
1.导体、绝缘体和半导体 （1）自由电子与自由电子浓度 物质由原子组成，原子由原子核和核外电子组成 ，电子 受原子核的作用，按一定的轨道绕核高速运动。能在晶体 中自由运动的电子，称为“自由电子”，它是导体导电的 电荷粒子。 自由电子浓度：单位体积中自由电子的数量，称为自由 电子浓度，用n表示，它是决定物体导电能力的主要因素之 一。
电导率：表征物体导电能力的物理量，用表示,=en
电阻：导体中的自由电子定向运动形成电流所受到的
“阻力”，它也表征表征物体导电能力。导体的电阻特
《太阳能电池》课件
交通工具用电
太阳能汽车
利用太阳能电池板为电动汽车提供动力，减少对传统能源的依赖。
太阳能飞机
在飞机上安装太阳能电池板，为飞机提供辅助动力，减少燃油消耗。
04
太阳能电池的优缺点
优点
环保性
太阳能电池利用太阳能 进行发电，不产生任何 污染物，对环境友好。
可持续性
太阳能资源丰富，且可 再生，使用太阳能电池 有助于实现能源的可持
多元化应用
除了家庭和工业应用外，太阳 能电池在交通、航空航天等领
域的应用也将得到拓展。
05
太阳能电池的制造与维护
制造过程
制造流程
制造设备
从原材料的选取、加工、组装到成品 测试，太阳能电池的制造过程需要经 过多个环节。
制造太阳能电池需要一系列专业设备 ，包括晶体生长炉、表面处理设备、 电极制备设备等。
更换损坏组件
对于损坏或老化严重的组件，需要及时更换，以保证整个系统的 稳定性和效率。
使用注意事项
安装角度与方向
安装太阳能电池板时，应考虑当地的气候和太阳高度角，使电池 板与太阳光垂直，以获得最大的能量转换效率。
避免遮挡
确保太阳能电池板周围没有遮挡物，以免影响光线的照射和能量的 转换。
定期检查系统
定期检查整个太阳能发电系统，包括电池板、控制器和储能设备等 ，确保系统正常运行并延长使用寿命。
商业用电
商业屋顶光伏电站
大型商业建筑如商场、办公楼等可安 装太阳能电池板，满足部分电力需求 ，降低运营成本。
光伏照明系统
太阳能路灯、景观灯等为商业区提供 照明，节能环保且维护成本低。
公共设施用电
01
公共建筑如图书馆、博物馆等可 利用太阳能电池板提供部分电力 ，降低建筑运营成本。
太阳能电池及特性
光生电流密度Jph理论极限值/mAcm-2
90
80
70
黑体辐射
60 AM0
50
40
AM1.5
30
20
10 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
禁带宽度Eg/eV
§4.1 PN结的光生伏特效应
§4.1.2 光电压
光照射在p-n结的太阳能电池时，由于光生伏特效应，在 p-n结两端形成与内建电场相反的电动势，即光生电压。
光子的数量的比例。
W
QE 0 GR(x)CP(x)dx
量子效率与波长相对应，即与光子能量相对应。 如果某个特定波长的所有光子都被吸收，并且其所产生的
少数载流子都能被收集，则这个特定波长的所有光子的量 子效率都是相同的。 而能量低于禁带宽度的光子的量子效率为零。
§4.1.1 光生电流
通常，波长小于350nm的光子的量子效率不予测量，因为 在1.5大气质量光谱中，这些短波的光所包含能量很小。
§4.2.1 理想太阳能电池的伏安特性
短路电流Isc ： 将太阳电池短路，V=0，则ID=0，所得电流为短路电流ISC
I SC I ph
短路电流Isc是太阳能电池能输出的最大电流 开路电压Voc ： 太阳能电池开路，输出电流I=0，即Iph=ID：
特性。 在耗散区的所有光生载流子的收集概率都是相同的，因为
在这个区域的电子空穴对会被电场迅速地分开。 在远离电场的区域，其收集概率将下降。 当载流子在与电场的距离大于扩散长度的区域产生时，那
么它的收集概率是相当低的。
§4.1.1 光生电流
收集概率： 当载流子在与内建电场外的区域产生时，非平衡少数载流 子边扩散边复合，它扩散到内建电场边界的概率，既是收集 概率。在N区产生的空穴的收集概率如式
《太阳能电池》PPT课件
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6
太阳能电池的原理
• 最基本的原理——光伏效应(Photovoltaic Effect缩写PV)
• 太阳能电池(光伏)材料主要包括：产生光 伏 效应的半导体材料、薄膜衬底材料、减反 射膜材料、电极与导线材料、组件封装材 料等。
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7
• 电池的分类 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 薄膜光伏电池
目前对于某一种光电池材料，只是与其对应的光 谱段。所以，对单晶硅能量转化的效率的理论极限为 27.8%。太阳光中有大量的低能长波光子，降低了太阳 能电池的效率。
提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考 虑的两个因素，对于目前的硅系太能电池，要想再进 一步提高转换效率是比较困难的。
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22
新型太阳能电池 ——铁电太阳能电池
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8
单晶硅太阳能电池
• P型晶体硅经过掺杂磷可 得N型硅，形成P－N结。
• 当光线照射太阳电池 表面 时，一部分光子被硅材料 吸收；光子的能量传递给 了硅原子，使电子发生了 越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位 差，当外部接通电路时， 在该电压的作用下，将会 有电流流过外部电路产生 一定的输出功率。
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12
在军事上的应用
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13
在航空领域的应用
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14
卫星上的太阳能电池
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15
在生活中的应用
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16
精选ppt
17
汽车上的太阳能电池
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18
电动玩具上的太阳能电池
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19
在公共设施上的应用
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20
在工农业上的应用
太阳能电池原理 ppt课件
ppt课件
7
2.1 半导体物理基础 2个原子
6个原子
N个原子
当N个原子互相靠近形成晶体后，每一个N度简并的能级都分裂 成N个彼此相距很近的能级，这N个能级组成一个能带，这时电 子不再属于某一个原子而是在晶体中作共有化运动。分裂的每一 个能带都称为允带，允带之间因没有能级称为禁带。
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8
2.1 半导体物理基础
原子能级分裂为能带
禁带 禁带
原子能级
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能带
允带 允带
允带
9
2.1 半导体物理基础
能带结构是晶体的普遍属性
价电子的基本特征： 1. 价电子的局域性 2. 价电子的非局域性
Bloch定理：
k(r)uk(r)eikr
uk(r): 与晶格平移周期 一致的周期函数
➢ 晶体中价电子可用被周期调制的 自由电子波函数描述
➢ 周期函数反映了电子的局域特性
➢ 自由电子波函数反映了电子的非 局域特性
➢ 由于电子波函数的空间位相有自 由电子波函数一项决定，Bragg 衍射同样发生
➢ 能带必然存在，能带结构是晶体 的必然属性
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10
2.1 半导体物理基础
2、金属、绝缘体和半导体
所有固体中均含有大量的电子，但其导电性却相差很大。固 体能够导电，是固体中电子在外电场作用下作定向运动的结 果。也就是说，电子与外电场间发生了能量交换。
• 直接禁带半导体：GaAs， GaN，ZnO
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14
2.1 半导体物理基础
间接带隙
• 价带的极大值和导带的极小 值不位于k空间的原点上。
• 价带的电子跃迁到导带时， 不仅要求电子的能量要改变， 电子的准动量也要改变，称 为间接跃迁
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太阳能电池是一种可以将能量转换的光电元件，由运用 P型与N型半导体接合而成的，其基本结构就是一个大面积的P-N 结。
势垒电场方向
N 空间电荷区
P
图 1 半导体 P-N 结示意图
实验仪器
光源（碘钨灯）、电压源、电流表、太阳能电池、电 压/光强表、遮光罩、滑动支架、导轨、可变电阻箱等
光伏电池的主要性能参数有开路电压VOC、短 路电流ISC、最大输出功率Pmax、填充因子F.F、能量 转换效率ηs(%)等。
5. 能量转换效率Power Conversion Efficiency
(ηs(%) )：太阳电池的最大输出功率和入射光的功率
之比。
s %
Pmax 100 % Pin
Pin I S
其中I为光强，S为面积
S 0.003m2
* 测太阳能输出特性实验时，选30cm处的光强
实验内容及步骤
1. 太阳能电池的暗伏安特性测量
注意事项
1. 开路电压、短路电流不能同时测； 2. 做太阳能电池输出特性实验也就是表3时，要边 做边算，找到最大值，并作标注，且找到最大值后 需要有两组数据来支撑；
3. 每个实验台上的仪器不能相互调换；
4. 实验完毕后，请整理好试验台。
实验报告要求
实验报告
用坐标纸画出特性曲线图 预习手册数据页
感谢下 载
伏安特性测量接线原理图
注意：1.打开光源，用遮光罩罩住太阳能电池； 2.注意电路的连接；将“电压输出”接口的两根线互换，即加上反向电压；
3.电流表量程建议为200mA ，表1仅需测量电压为-7-3V时多晶硅和非晶硅
的电流。
表1 三种太阳能电池的暗伏安特性测量
2. 测试电池的开路电压与短路电流
注意：1.打开光源开关，预热5分钟； 2.打开遮光罩，将光强探头装在太阳能电池板位置，测试仪设为“光强
1. 开路电压open-circuit voltage ( VOC )：太阳能电池 处于开路状态时两端电压，即负载断开时测得的最大电压
2. 短路电流short-circuit current (ISC)：太阳电池处 于短路状态时流过的电流，即负载电阻为零时测得的最大电 流。
输出电流 I
Pmax
3. 输出功率：太阳能电池的输 （输出功率）
本实验主要研究多晶硅， 非晶硅两种太阳能电池的特性。
实验目的
1.测量太阳能电池的暗伏安特性； 2.测量开路电压、短路电流与光强关系的； 3.测量太阳能电池输出特性。
实验原理
太阳光电池的发电原理是利用太阳电池吸收0.4μm～ 1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出 的一种发电方式。
测量”； 3.将光探头换为多晶硅或非晶硅时，需要把测试仪设置为“电压表”状
态
表2 三种太阳能电池开路电压与短路电流随光强变化关系
3. 测试电池的输出特性 （改变负载）
注意：1.选距离为30cm进行实验；
撑。
2.边做边算，找出并标注最大的输出功率，且之后需有两组数据做支
表3 3种太阳能电池输出特性实验
出功率为输出电压与输入电压 ISC
的乘积。
输出电压与输出电流的最大乘 积值称为最大输出功率Pmax 。
VOC 输出电压 V 图 2 太阳能电池的输出特性
4. 填充因子Fill Factor (F.F)，是太阳能电池性能优劣的 重要参数，其值越大，电池的光电转换效率越高。
F.F Pmax Voc Isc
感谢下 载
太阳能电池特性实验
能源短缺
环境污染
太阳能光伏发电—是可以 预见的清洁能源利用最好方案。 太阳能电池又称为“太阳能芯片” 或“光电池”是通过光电效应或 者光化学效应直接把光能转化成 电能的装置。只要被光照到，瞬 间就可输出电压及电流。在物理 学上称为太阳能光伏 (Photovoltaic，photo 光线， voltaics 电力，缩写为PV)，简 称光伏。
势垒电场方向
N 空间电荷区
P
图 1 半导体 P-N 结示意图
实验仪器
光源（碘钨灯）、电压源、电流表、太阳能电池、电 压/光强表、遮光罩、滑动支架、导轨、可变电阻箱等
光伏电池的主要性能参数有开路电压VOC、短 路电流ISC、最大输出功率Pmax、填充因子F.F、能量 转换效率ηs(%)等。
5. 能量转换效率Power Conversion Efficiency
(ηs(%) )：太阳电池的最大输出功率和入射光的功率
之比。
s %
Pmax 100 % Pin
Pin I S
其中I为光强，S为面积
S 0.003m2
* 测太阳能输出特性实验时，选30cm处的光强
实验内容及步骤
1. 太阳能电池的暗伏安特性测量
注意事项
1. 开路电压、短路电流不能同时测； 2. 做太阳能电池输出特性实验也就是表3时，要边 做边算，找到最大值，并作标注，且找到最大值后 需要有两组数据来支撑；
3. 每个实验台上的仪器不能相互调换；
4. 实验完毕后，请整理好试验台。
实验报告要求
实验报告
用坐标纸画出特性曲线图 预习手册数据页
感谢下 载
伏安特性测量接线原理图
注意：1.打开光源，用遮光罩罩住太阳能电池； 2.注意电路的连接；将“电压输出”接口的两根线互换，即加上反向电压；
3.电流表量程建议为200mA ，表1仅需测量电压为-7-3V时多晶硅和非晶硅
的电流。
表1 三种太阳能电池的暗伏安特性测量
2. 测试电池的开路电压与短路电流
注意：1.打开光源开关，预热5分钟； 2.打开遮光罩，将光强探头装在太阳能电池板位置，测试仪设为“光强
1. 开路电压open-circuit voltage ( VOC )：太阳能电池 处于开路状态时两端电压，即负载断开时测得的最大电压
2. 短路电流short-circuit current (ISC)：太阳电池处 于短路状态时流过的电流，即负载电阻为零时测得的最大电 流。
输出电流 I
Pmax
3. 输出功率：太阳能电池的输 （输出功率）
本实验主要研究多晶硅， 非晶硅两种太阳能电池的特性。
实验目的
1.测量太阳能电池的暗伏安特性； 2.测量开路电压、短路电流与光强关系的； 3.测量太阳能电池输出特性。
实验原理
太阳光电池的发电原理是利用太阳电池吸收0.4μm～ 1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出 的一种发电方式。
测量”； 3.将光探头换为多晶硅或非晶硅时，需要把测试仪设置为“电压表”状
态
表2 三种太阳能电池开路电压与短路电流随光强变化关系
3. 测试电池的输出特性 （改变负载）
注意：1.选距离为30cm进行实验；
撑。
2.边做边算，找出并标注最大的输出功率，且之后需有两组数据做支
表3 3种太阳能电池输出特性实验
出功率为输出电压与输入电压 ISC
的乘积。
输出电压与输出电流的最大乘 积值称为最大输出功率Pmax 。
VOC 输出电压 V 图 2 太阳能电池的输出特性
4. 填充因子Fill Factor (F.F)，是太阳能电池性能优劣的 重要参数，其值越大，电池的光电转换效率越高。
F.F Pmax Voc Isc
感谢下 载
太阳能电池特性实验
能源短缺
环境污染
太阳能光伏发电—是可以 预见的清洁能源利用最好方案。 太阳能电池又称为“太阳能芯片” 或“光电池”是通过光电效应或 者光化学效应直接把光能转化成 电能的装置。只要被光照到，瞬 间就可输出电压及电流。在物理 学上称为太阳能光伏 (Photovoltaic，photo 光线， voltaics 电力，缩写为PV)，简 称光伏。