光伏电池组件伏安特性

请认真填写
2．ＰＮ结的单向导电性
（1）外加正向电压（正偏）
在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。

结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电流。

（2）外加反向电压（反偏）
在外电场作用下，多子将背离ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变宽，内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要作用。

漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。

因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流。

当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。

2．光伏效应
指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。

当光照射在距太阳电池表面很近的pn结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度E g，则在 p区,n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对。

太阳电池可用pn结二极管D、恒流源I ph、太阳电池的电极等引起的串联电阻R s和相当于pn结泄漏电流的并联电阻R sh组成的电路来表示,如下图所示，该电路为太阳电池的等效电路。

R s
I ph
D
R sh
请认真填写
请在两周内完成，交教师批阅
附件：（实验曲线请附在本页）。

绪论一实验目的本实验课程的LI的，旨在通过课内实验教学，使学生掌握太阳能发电技术方面的基本实验方法和实验技能，帮助和培养学生建立利用所学理论知识测试、分析和设计一般光伏发电电路的能力，使学生巩固和加深太阳能发电技术理论知识，为后续课程和新能源光伏发电技术相关专业中的应用打好基础。

二实验前预习每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验U的、要求; 明确实验步骤、测试数据及需观察的现象；复习与实验内容有关的理论知识：预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项；做好预习要求中提岀的其它事项。

三注意事项1、实验开始前，应先检查本组的仪器设备是否齐全完备，了解设备使用方法及线路板的组成和接线要求。

2、实验时每组同学应分工协作，轮流接线、记录、操作等，使每个同学受到全面训练。

3、接线前应将仪器设备合理布置，然后按电路图接线。

实验电路走线、布线应简洁明了、便于测量。

4、完成实验系统接线后，必须进行复查，按电路逐项检查各仪表、设备、元器件的位置、极性等是否正确。

确定无误后，方可通电进行实验。

5、实验中严格遵循操作规程，改接线路和拆线一定要在断电的情况下进行。

绝对不允许带电操作。

如发现异常声、味或其它事故情况，应立即切断电源，报告指导教师检查处理。

6、测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。

使用仪器仪表要符合操作规程，切勿乱调旋钮、档位。

注意仪表的正确读数。

.7、未经许可，不得动用其它组的仪器设备或工具等物。

8、实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，方可拆除线路。

最后，应清理实验桌面，清点仪器设备。

9、爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。

10、自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。

四实验总结每次实验后，应对实验进行总结，即实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。

实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外，还包括：1.实验目的；2.实验仪器设备（名称、型号）；3.实验原理；4.实验主要步骤及电路图；5.实验记录（测试数据、波形、现象）；6.实验数据整理（按每项实验的实验报告要求进行计算、绘图、误差分析等）; •回答每项实验的有关问答题。

四、太阳能光伏电池暗伏安特性与光谱特性实验1.实验目的1.了解太阳能光伏电池暗伏安特性2.了解太阳能光伏电池光谱特性3.掌握太阳能光伏电池的暗伏安特性曲线绘制2.实验原理（1）光伏电池暗伏安特性光伏电池暗伏安特性是指无光照射时，流经太阳能电池的电流与外加电压之间的关系。

太阳能电池的基本结构是一个大面积平面P-N结，单个太阳能电池单元的P-N结面积已远大于普通的二极管。

在实际应用中，为得到所需的输出电流，通常将若干电池单元并联。

为得到所需输出电压，通常将若干已并联的电池组串连。

因此，它的伏安特性虽类似于普通二极管，但取决于太阳能电池的材料，结构及组成组件时的串并连关系。

（2）光伏电池光谱特性太阳能电池的光谱特性是指太阳能电池随能量相同但波长不同的入射光而变化的关系。

在太阳能电池中只有那些能量大于其材料禁带宽度的光子才能在被吸收时在光伏材料中产生电子空穴对，而那些能量小于禁带宽度的光子即使被吸收也不能产生电子空穴对（它们只能是使光伏材料变热）。

光伏材料对光的吸收存在一个截止波长。

理论分析表明，对太阳光而言，能得到最佳工作性能的光伏材料应有1.5电子伏的禁带宽度，当禁带宽度增加时，被光伏材料吸收的总太阳能就会越来越少。

每种太阳能电池对太阳光都有自己的光谱响应曲线，它表明太阳能电池对不同波长光的灵敏度（光电转换能力）。

当日光照到太阳能电池上时，某一种波长的光和该波长的太阳能电池光谱灵敏度，决定该波长的光电流值，而总的光电流值是各个波长光电流值的总和。

3.实验内容与步骤（1）光伏电池暗伏安特性曲线绘制1）关闭模拟光源，将挡光板遮住电池组件A，调节直流恒压源电压到零点，用实验导线连结如图2-1所示电路，调节电阻箱的电阻至50欧姆（限流），旋转恒压源电压旋钮，间隔0.5V左右，记录一次电压、电流值。

图2-1光伏电池暗伏安特性正向测量电路2）将直流恒压源电压调到零，调换电池组件A的正负极，再间隔0.5V左右，记录电压、电流值。

太阳能电池伏安特性研究实验报告太阳能电池伏安特性研究实验报告一、引言太阳能电池是一种将太阳能转换为电能的装置，其工作原理基于光电效应。

随着全球对可再生能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种环保、可再生的能源技术备受关注。

本实验旨在研究太阳能电池的伏安特性，以了解其工作原理和性能。

二、实验方法1. 实验仪器和材料本实验使用的仪器和材料包括太阳能电池板、直流电源、电压表、电流表和电阻箱等。

2. 实验步骤（1）将太阳能电池板与直流电源连接，调节电压为一定值。

（2）通过电压表和电流表测量太阳能电池板的电压和电流。

（3）改变直流电源的电压，重复步骤（2），记录数据。

（4）根据测量的电压和电流数据绘制伏安特性曲线。

三、实验结果与讨论通过实验测量得到的伏安特性曲线如下图所示：[插入伏安特性曲线图]从伏安特性曲线中可以观察到以下几点：1. 开路电压（Voc）：在伏安特性曲线上，当电流为零时对应的电压即为开路电压。

实验结果显示，太阳能电池板的开路电压约为0.6V。

2. 短路电流（Isc）：在伏安特性曲线上，当电压为零时对应的电流即为短路电流。

实验结果显示，太阳能电池板的短路电流约为3A。

3. 峰值功率点：伏安特性曲线上的峰值功率点是太阳能电池的最佳工作点，对应的电压和电流分别为Vm和Im。

实验结果显示，太阳能电池板的峰值功率点约为2W。

通过对伏安特性曲线的分析，可以得出以下结论：1. 太阳能电池板的输出功率与其电压和电流的乘积有关，即P = V * I。

为了获得最大的输出功率，需要在峰值功率点（Vm，Im）工作。

2. 开路电压和短路电流是太阳能电池板的基本特性参数，可以用来评估其性能。

3. 太阳能电池板的伏安特性曲线可以用来描述其输出功率随电压和电流变化的关系，为优化太阳能电池的设计和使用提供了依据。

四、结论本实验通过测量太阳能电池板的伏安特性曲线，研究了其基本特性和工作原理。

实验结果显示，太阳能电池板的开路电压约为0.6V，短路电流约为3A，峰值功率点约为2W。

四、太阳能光伏电池暗伏安特性与光谱特性实验1.实验目的1.了解太阳能光伏电池暗伏安特性2.了解太阳能光伏电池光谱特性3.掌握太阳能光伏电池的暗伏安特性曲线绘制2.实验原理（1）光伏电池暗伏安特性光伏电池暗伏安特性是指无光照射时，流经太阳能电池的电流与外加电压之间的关系。

太阳能电池的基本结构是一个大面积平面P-N结，单个太阳能电池单元的P-N结面积已远大于普通的二极管。

在实际应用中，为得到所需的输出电流，通常将若干电池单元并联。

为得到所需输出电压，通常将若干已并联的电池组串连。

因此，它的伏安特性虽类似于普通二极管，但取决于太阳能电池的材料，结构及组成组件时的串并连关系。

（2）光伏电池光谱特性太阳能电池的光谱特性是指太阳能电池随能量相同但波长不同的入射光而变化的关系。

在太阳能电池中只有那些能量大于其材料禁带宽度的光子才能在被吸收时在光伏材料中产生电子空穴对，而那些能量小于禁带宽度的光子即使被吸收也不能产生电子空穴对（它们只能是使光伏材料变热）。

光伏材料对光的吸收存在一个截止波长。

理论分析表明，对太阳光而言，能得到最佳工作性能的光伏材料应有1.5电子伏的禁带宽度，当禁带宽度增加时，被光伏材料吸收的总太阳能就会越来越少。

每种太阳能电池对太阳光都有自己的光谱响应曲线，它表明太阳能电池对不同波长光的灵敏度（光电转换能力）。

当日光照到太阳能电池上时，某一种波长的光和该波长的太阳能电池光谱灵敏度，决定该波长的光电流值，而总的光电流值是各个波长光电流值的总和。

3.实验内容与步骤（1）光伏电池暗伏安特性曲线绘制1）关闭模拟光源，将挡光板遮住电池组件A，调节直流恒压源电压到零点，用实验导线连结如图2-1所示电路，调节电阻箱的电阻至50欧姆（限流），旋转恒压源电压旋钮，间隔0.5V左右，记录一次电压、电流值。

图2-1光伏电池暗伏安特性正向测量电路2）将直流恒压源电压调到零，调换电池组件A的正负极，再间隔0.5V左右，记录电压、电流值。

光伏电池等效电路,描述电池输出的vpv-ipv 特-回复问题：光伏电池等效电路，描述电池输出的VpVipV特性。

在光伏发电系统中，光伏电池是最为关键的组件，光伏电池的特性对于系统的发电效率和性能有着至关重要的影响。

在设计光伏发电系统时，了解和理解光伏电池的等效电路和VpVipV特性是十分重要的。

一、光伏电池等效电路光伏电池可以通过等效电路模型来描述其电流和电压特性，光伏电池的等效电路一般由两个电流源和一个二极管组成。

1.1 伏安特性等效电路光伏电池的伏安特性等效电路由一个光伏电流源Ipv、一个反并行二极管D和一个串联电阻Rs组成。

其中，光伏电流源Ipv代表光能转化为电能的过程，反并行二极管D模型化了光伏电池的非线性特性，串联电阻Rs 则模拟了电池内部的电阻。

1.2 电流源和串联电阻等效电路在等效电路中，光伏电流源Ipv表示光能转化为电能的过程。

而串联电阻Rs则反映了电池内部的电阻。

这些电源和电阻共同模拟了光伏电池的非线性特性。

1.3 二极管等效电路在光伏电池等效电路中，反并行二极管D用于描述光伏电池的输出特性。

该二极管具有指数关系，能够准确地模拟出光伏电池的非线性特性。

二、光伏电池输出的VpVipV特性光伏电池的输出特性是指其输出电压（Vp）和输出电流（Ip）随输入光照强度（I）的变化关系。

通常，输出特性可以通过VpVipV曲线表示。

2.1 VpVipV曲线VpVipV曲线可以通过光伏电池的等效电路模型和附加负载电阻来研究。

在光伏电池输出电压高于开路电压时，整个电流由串联电阻Rs流过，电压由串联电阻和二极管共同决定。

而当光伏电池输出电压低于开路电压时，二极管处于导通状态，整个电流由二极管的反向电流决定。

根据这两种情况可以绘制出光伏电池的VpVipV曲线。

2.2 开路电压（Voc）光伏电池的开路电压Voc是指在短路状态下，电池的输出电压。

此时电流为零，而电压为最大值。

2.3 短路电流（Isc）光伏电池的短路电流Isc是指在开路状态下，电池的输出电流。

太阳能电池光伏特性研究太阳能光伏电池特性实验研究太阳能光伏电池的输出具有⾮线性，这种⾮线性受到外部环境（包括⽇照强度、温度等）以及本⾝技术指标（如输出阻抗）的影响，从⽽使得太阳能电池的输出功率发⽣变化，其实际转换效率受到⼀定限制。

因此，对太阳能光伏电池输出特性的研究成为了⼀个重要课题[1]。

与跟踪式太阳能光伏系统相⽐，固定式太阳能光伏系统有着结构简单、成本低廉等优点。

太阳能光伏电池表⾯温度将随辐射能的增强⽽升⾼，在⼀定程度上影响了太阳能电板的输出功率。

本⽂主要对固定式单晶硅太阳能电池输出功率等进⾏了实验研究。

1、理论分析理想的太阳能电池可以看做是⼀个产⽣光⽣电流I ph 的恒流源与⼀个处于正向偏置的⼆极管并联，如图1所⽰。

如果负载R L 短路了，电路只有光⽣电流I ph ，光强越强，电⼦-空⽳对的产⽣率越⾼，光⽣电流I ph 越⼤，即短路电流I sc 为：sc ph I I =-（1）II图1 理想太阳能电池等效电路[2]如果负载R L 不短路，那么P-N 结内流过的电流I d ⽅向与光⽣电流⽅向相反，会抵消部分光⽣电流，使少数载流⼦注⼊和扩散。

太阳能电池输出的净电流I 是光⽣电流I ph 和⼆极管电流I d 之差，故太阳能电池的光伏I-V 特性可表⽰为：ph d ph exp 1O qV I I I I I nkT ??=-=--（2）式中：I o ——反向饱和电流；n ——理想因⼦，由半导体材料和制造技术决定，n=1~2；V ——⼆极管电压；k ——波尔兹曼常数；q ——电⼦电量；T ——⼆极管绝对温度。

当电流I =0时，这意味着产⽣的光⽣电流I ph 正好等于光电压V oc 产⽣的⼆极管电流I d ，即I ph =I d 。

从式（2）可得出V oc 为：ph 01OCI nkT V In q I ??=+（3）I-V 特性曲线是测量太阳能电池参数的常⽤曲线。

电池的开路电压V oc 由I-V 曲线与V 轴的交点（I =0）给出。