太阳能电池IV特性实验报告

　一、本 太阳能电池基本 IV 特性实验 1. 实验目的 1.了解太阳能光伏电池的基本特性参数：开路电压、短路电流、峰值电压、峰值电流、峰值功率、填充因子及转换效率 2.了解太阳能光伏电池的伏安特性及曲线绘制 3.掌握电池特性的测试与计算 2. 实验设备

　光伏太阳能电池特性实验箱。

　3. 实验原理 （1）开路电压 Uoc 开路电压（Open circuit voltage VOC），当将太阳能电池的正负极不接负载、使电流 i=0 时，此时太阳能电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特(V)。单片太阳能电池的开路电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.5～0.7V。

　（2）短路电流 Isc 短路电流（short-circuit current），当将太阳能电池的正负极短路、使电压u=0 时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是安培(A)，短路电流随着光强的变化而变化。

　（3）峰值电压 Um 峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是 v。峰值电压不随电池片面积的增减而变化，一般为 0.45～0.5v，典型值为 0.48v。

　（4）峰值电流 Im 峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培(A)。

　（5）峰值功率 Pm 峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：Pm=Im×Um。峰值功率的单位是 w(瓦)。太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度，因此太阳能电池的测量要在标准条件

　下进行，测量标准为欧洲委员会的 101 号标准，其条件是：辐照度 l000W/m2、光谱 AMl.5、测试温度 25±1℃。

　（6）填充因子 FF 填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值。计算公式为 FF=Pm/(Isc×Uoc)。填充因子是评价太阳能电池输出特性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明太阳能电池输出特性越趋于矩形，电池的光电转换效率越高。串、并联电阻对填充因子有较大影响，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填充因子的系数越大。填充因子的系数一般在0.5～0.8 之间，也可以用百分数表示。

　（7）转换效率η 转换效率是指太阳能电池受光照时的最大输出功率与照射到电池上的太阳能量功率的比值。即：η=Pm(电池片的峰值功率)/S（电池片的面积）×Pin（单位面积的入射光功率），其中 Pin=lkw/m2=100 mw/cm2。

　4. 实验内容与步骤 实验装置原理框图如图所示，按照图所示设计测量电路图，并连接电路。

　负载伏安特性测试

　连接图如下：如图所示，选取组件 2 的端口 103，连接电流表的正极 105，电流表负极 106 和电阻箱上红色接线柱连接，电阻箱负极的黑色接线柱和组件 2的端口 104 连接，电压表正极 107 和组件 2 端子 103 连接，电压表负极 108 和组件 2 端子 104 连接，这样即连接完成。（103 和 104，分别是组件 2 的正负极）

　光源的发光方向正对着太阳能电池组件，打开白色电源，等光源发光亮度稳定后开始测量。

　将太阳能光伏组件，电压表，电流表，负载电阻按照图示连接成回路，改变电阻阻值，用万用表分别测量电阻阻值，使阻值由小到大变化。测量流经电阻的电流 I 和电阻上的电压 V，即可得到该光伏组件的伏安特性曲线。测量过程中辐射光源与光伏组件的距离要保持不变，辐照面积与角度不变化，以保证整个测量过程是在相同条件下进行的。

　记录伏安特性曲线并绘制当前太阳能电池板在当前实验条件下的功率曲线，找出当前太阳能电池板的最大输出功率。

　白光下的 IV 曲线 电阻 电流 电压 功率 0 19.69 0.33 6.4977 10 19.28 0.56 10.7968 20 18.87 0.7 13.209 30 18.85 0.85 16.0225 40 17.82 1.08 19.2456 50 16.14 1.68 27.1152 60 15.84 1.82 28.8288 70 15.16 1.98 30.0168 80 14.91 2.1 31.311 90 14.2 2.31 32.802 100 13.6 2.55 34.68 200 11.59 3.16 36.6244 300 10.06 3.59 36.1154 400 8.76 3.91 34.2516 500 7.82 4.15 32.453 600 7 4.34 30.38 700 6.4 4.47 28.608 800 5.85 4.59 26.8515 900 5.26 4.71 24.7746 1000 2.94 5.13 15.0822 2000 2.04 5.29 10.7916 3000 1.55 5.37 8.3235 4000 1.24 5.41 6.7084 5000 1.04 5.44 5.6576 6000 0.9 5.46 4.914 7000 0.79 5.48 4.3292 8000 0.71 5.49 3.8979 9000 0.68 5.51 3.7468 电池板负载电压与电流的伏安特性表

　白光下的 IV 曲线以及各个点的功率曲线 根据测量结果求短路电流 和开路电压ocU。

　计算得短路电流为 20mA,开路电压为 5.52V 5. 结论：

　随着外电阻的逐渐增大，电流逐渐减小，路端电压逐渐升高，功率先升高再下降。

　scI05101520253035400 1 2 3 4 5 6电流/mA 电压/V 白光下的IV曲线 白光下的IV曲线 功率

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