实验十太阳电池伏-安特性测量yu-(精选·公开·课件).ppt

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太阳电池(Solar Cells),也称为光伏电池,是将太阳光辐射能直接转换为电能的器件。由这种器件封装成太阳电池组件,再按需要将一块以上的组件组合成一定功率的太阳电池方阵,经与储能装置、测量控制装置及直流--交流变换装置等相配套,即构成太阳电池发电系统,也称为之光伏发电系统。 太阳电池的发展历程 几千年来人类无意识地利用太阳能来取暖和晾晒物品,直到19世纪末才出现了第一台太阳能热水器,而第一片太阳电池的出现则是在1954年······ 其发展过程简列如下: 1893年???法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”,即“光伏效应”。 1930年???肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年,朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电池”,使太阳能变成电能。 1941年???奥尔在硅上发现光伏效应。 1954年???恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室,首次制成了实用的单晶太阳电池,效率为6%。同年,韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,制成了第一块薄膜太阳电池。 1958年???太阳电池首次在空间应用,装备美国先锋1号卫星电源。 1959年???第一个多晶硅太阳电池问世,效率达5%。 1975年???非晶硅太阳电池问世。 1980年 ?单晶硅太阳电池效率达20%,砷化镓电池达22.5%,多晶硅电池达14.5%,硫化镉电池达9.15%。 1998年???单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划”,到2020年完成。 自50年代研制成第一块实用的硅太阳电池、60年代太阳电池进入空间应用、70年代进入了地面应用,太阳能光电技术已历经了半个世纪。发展到今天,世界太阳电池组件的年产量达200MW以上。 太阳电池的应用 屋顶太阳能发电并网系统 太阳能交通指示系统 太阳电池庭院灯 太阳电池玩具 太阳电池鱼缸 韩国的风力发电和太阳能发电互补系统 将来的太阳能车 太阳能建材一体化零能住宅 硅太阳能电池的生产流程 实验目的 了解太阳电池的工作原理及其应用; 测量太阳电池的伏–安特性曲线。 实验原理 太阳光发电的优点 太阳电池的种类和特征 太阳电池的结构 光伏效应 太阳电池的表征参数 太阳电池的等效电路 太阳光的发电的优点 不需要燃料?取之不尽用之不竭的太阳光就是能源。 清洁能源?不会排放NOx、CO2等有害物质。 不需要烦琐的操作?系统运行全靠自动进行。 系统简单维护方便?整个发电系统没有运转部件,属 于静态发电因此维护简单方便。 太阳电池的种类和特征 晶体硅太阳电池结构 光伏效应 光伏效应 N型半导体和P型半导体接触形成PN结,PN结内存在从N区指向区的内建电场。PN结受光照后,半导体吸收光能产生带正电和负电的粒子(空穴和电子),在内建电场作用下,电子(-)朝N型半导体汇集,而空穴(+)则朝P型半导体汇集。如果外电路处于开路状态,那么这些光生电子和空穴积累在pn结附近,使p区获得附加正电荷,n区获得附加负电荷,这样在pn结上产生一个光生电动势。 成品太阳电池组件 太阳电池的表征参数 太阳电池的工作原理是基于光伏效应。当光照射太阳电池时,将产生一个由n区到p区的光生电流Iph。同时,由于pn结二极管的特性,存在正向二极管电流ID ,此电流方向从p区到n区,与光生电流相反。因此,实际获得的电流I为 太阳电池的表征参数 式中VD 为结电压,如果忽略太阳电池的串联电阻Rs,VD即为太阳电池的端电压V,即 太阳电池的表征参数 当太阳电池的输出端短路时,V = 0 (VD≈0),得短路电流 即太阳电池的短路电流等于光生电流,与入射光的强度成正比。 当太阳电池的输出端开路时,I = 0,得开路电压 太阳电池的伏安特性曲线 当太阳电池接上负载R时,所得的负载伏–安特性曲线如图所示。

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