太陽電池伏安特性的研究及其應(yīng)用

1、1寧寧 夏夏 大大 學(xué)學(xué)電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)課程電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)課程綜合設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告（2012201220132013 學(xué)年第二學(xué)期）學(xué)年第二學(xué)期） 題目：題目：太陽電池伏安特性的研究及其應(yīng)用院（系）：物理電氣信息學(xué)院院（系）：物理電氣信息學(xué)院專業(yè)班級(jí)：應(yīng)用物理班班專業(yè)班級(jí)：應(yīng)用物理班班學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：12012241921學(xué)生姓名：魏少華學(xué)生姓名：魏少華分分 數(shù)：數(shù)： 教師簽字：教師簽字： 2013 年年 06 月月 18 日日1太陽電池伏安特性的研究及其應(yīng)用摘摘 要要: : 太陽能電池是一種利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，又叫光伏器件，主要有單晶硅電池和單晶砷化鎵電池等。

2、太陽電池最初為空間航天器使用，空間航天器用單晶硅太陽電池的基本材料為純度達(dá)0.999999、電阻率在 10 歐厘米以上的 P 型單晶硅，包括 p-n 結(jié)、電極和減反射膜等部分，受光照面加透光蓋片（如石英或滲鈰玻璃）保護(hù)，防止電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質(zhì)子的輻射損傷。單體電池尺寸從22 厘米至 5.95.9 厘米，輸出功率為數(shù)十至數(shù)百毫瓦，它的理論光電轉(zhuǎn)換效率為 20%以上 ，實(shí)際已達(dá)到 15%以上關(guān)鍵詞：光能轉(zhuǎn)換成電能關(guān)鍵詞：光能轉(zhuǎn)換成電能 應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛 環(huán)保環(huán)保 可持續(xù)可持續(xù) 1.引言太陽電池發(fā)展歷史可以追溯到 1839 年，當(dāng)時(shí)的法國物理學(xué)家 Alexander-Edmond

3、Becquerel 發(fā)現(xiàn)了光伏特效應(yīng)（Photovoltaic effect） 。直到 1883 年，第一個(gè)硒制太陽電池才由美國科學(xué)家 Charles Fritts 所制造出來。在 1930年代，硒制電池及氧化銅電池已經(jīng)被應(yīng)用在一些對(duì)光線敏感的儀器上，例如光度計(jì)及照相機(jī)的曝光針上。 中國第一個(gè)太陽電 目錄目錄11.引言. .1 12.太陽電池的應(yīng)用2 22.1 太陽電池應(yīng)用的領(lǐng)域錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。2.2 太陽電池應(yīng)用的現(xiàn)狀 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.太陽電池的伏安特性 .錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2 實(shí)驗(yàn)原

4、理 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。4.數(shù)據(jù)處理 .錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1 作圖 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.1.實(shí)驗(yàn)總結(jié) .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.2 誤差分析 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn) .錯(cuò)誤！未定義書簽。2.太陽電池的應(yīng)用太陽電池板應(yīng)用的領(lǐng)域：11.用戶太陽能電源：（1）小型電源 10-100W 不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等；（2）3-5KW 家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。2. 交通領(lǐng)域：如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警

5、示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。 3. 通訊/通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵 GPS 供電等。4. 石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等。 5.家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。 6.光伏電站：10KW-50MW 獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。 7.太陽能建筑：將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未

6、來的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。8.其他領(lǐng)域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；（3）海水淡化設(shè)備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。1太陽能電池應(yīng)用現(xiàn)狀太陽能電池應(yīng)用現(xiàn)狀據(jù) Dataquest 的統(tǒng)計(jì)資料顯示，全世界共有 136 個(gè)國家投入普及應(yīng)用太陽能電池的熱潮中，其中有 95 個(gè)國家正在大規(guī)模地進(jìn)行太陽能電池的研制開發(fā)，積極生產(chǎn)各種相關(guān)的節(jié)能新產(chǎn)品。1998 年，全世界生產(chǎn)的太陽能電池，其總的發(fā)電量達(dá) 100 光伏發(fā)電0 兆瓦，1999 年達(dá) 2850 兆瓦。根據(jù)歐洲光伏工業(yè)

7、協(xié)會(huì) EPIA2008 年的預(yù)測(cè)，如果按照 2007 年全球裝機(jī)容量為 2.4GW 來計(jì)算，2010 年全球的年裝機(jī)容量將達(dá)到 6.9GW,2020 年和 2030 年將分別達(dá)到56GW 和 281GW，2010 年全球累計(jì)裝機(jī)容量為 25.4GW，預(yù)計(jì) 2020 年達(dá)到 278GW，2030 年達(dá)到 1864GW。全球太陽能電池產(chǎn)量以年均復(fù)合增長率 47%的速度迅猛增長，2008 年產(chǎn)量達(dá)到 6.9GW。8許多國家正在制訂中長期太陽能開發(fā)計(jì)劃，準(zhǔn)備在 21 世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)太陽能，美國能源部推出的是國家光伏計(jì)劃，日本推出的是陽光計(jì)劃。NREL 光伏計(jì)劃是美國國家光伏計(jì)劃的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，該計(jì)劃

8、在單晶硅和高級(jí)器件、薄膜光伏技術(shù)、PVMaT、光伏組件以及系統(tǒng)性能 1太陽能電池汽車和工程、 光伏應(yīng)用和市場(chǎng)開發(fā)等 5 個(gè)領(lǐng)域開展研究工作。美國還推出了太陽能路燈計(jì)劃,旨在讓美國一部分城市的路燈都改為由太陽能供電，根據(jù)計(jì)劃，每盞路燈每年可節(jié)電 800 度。日本也正在實(shí)施太陽能7 萬套工程計(jì)劃， 日本準(zhǔn)備普及的太陽能住宅發(fā)電系統(tǒng)，主要是裝設(shè)在住宅屋頂上的太陽能電池發(fā)電設(shè)備，家庭用剩余的電量還可以賣給電力公司。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)家庭可安裝一部發(fā)電 3000 瓦的系統(tǒng)。歐洲則將研究開發(fā)太陽能電池列入著名的尤里卡高科技計(jì)劃，推出了10 萬套工程計(jì)劃。這些以普及應(yīng)用光電池為主要內(nèi)容的太陽能工程計(jì)劃是推動(dòng)太陽能光電

9、池產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ?。日本、韓國以及歐洲地區(qū)總共 8 個(gè)國家決定攜手合作，在亞洲內(nèi)陸及非洲沙漠地區(qū)建設(shè)世界上規(guī)模最大的太陽能發(fā)電站，他們的目標(biāo)是將占全球陸地面積約 1/4 的沙漠地區(qū)的長時(shí)間日照資源有效地利用起來，為 30 萬用戶提供 100 萬千瓦的電能。計(jì)劃將從 2001 年開始，花 4 年時(shí)間完成。美國和日本在世界光伏市場(chǎng)上占有最大的市場(chǎng)份額。美國擁有世界上最大的光伏發(fā)電廠，其功率為 7MW，日本也建成了發(fā)電功率達(dá) 1MW 的光伏發(fā)電廠。全世界總共有 23 萬座光伏發(fā)電設(shè)備，以色列、澳大利亞、新西蘭居于領(lǐng)先地位。120 世紀(jì) 90 年代以來，全球太陽能電池行業(yè)以每年 15%的增幅持

10、續(xù)不斷地發(fā)展。據(jù) Dataquest 發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，美國、日本和西歐工業(yè)發(fā)達(dá)國家在研究開發(fā)太陽能方面的總投資，1998 年達(dá) 570 億美元；1999 年 646 億美元；2000 年 700 億美元；2001 年將達(dá) 820 億美元；2002年有望突破 1000 億美元中國太陽能電池現(xiàn)狀中國太陽能電池現(xiàn)狀中國對(duì)太陽能電池的研究開發(fā)工作高度重視，早在七五期間，非晶硅半導(dǎo)體的研究工作已經(jīng)列入國家重大課題；八五和九五期間，中國把研究開發(fā)的重點(diǎn)放在大面積太陽能電池等方面。2003 年 10 月，國家發(fā)改委、科技部制定出未來 5 年太陽能資源開發(fā)計(jì)劃，發(fā)改委光明工程將籌資 100 億元

11、用于推進(jìn)太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)劃到 2015 年全國太陽能發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量達(dá)到 300 兆瓦。中國已成為全球光伏產(chǎn)品最大制造國，中國即將出臺(tái)的新能源振興規(guī)劃 ，中國光伏發(fā)電的裝機(jī)容量規(guī)劃為 2020 年達(dá)到 20GW，是原來可再生能源中長期規(guī)劃中 1.8GW 的 10 多倍。2002 年，國家有關(guān)部委啟動(dòng)了西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計(jì)劃，通過太陽能和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無電鄉(xiāng)的 1多晶硅太陽能電池用電問題。這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)建起了幾條太陽能電池的封裝線，使太陽能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。據(jù)專家預(yù)測(cè)，中國光伏市場(chǎng)需求量為每年 5MW,20012010 年，年需求量將達(dá)

12、10MW，從 2011 年開始，中國光伏市場(chǎng)年需求量將大于 20MW。國內(nèi)太陽能硅生產(chǎn)企業(yè)主要有洛陽單晶硅廠、河北寧晉單晶硅基地和四川峨眉半導(dǎo)體材料廠等廠商，其中河北寧晉單晶硅基地是世界最大的太陽能單晶硅生產(chǎn)基地，占世界太陽能單晶硅市場(chǎng)份額的 25%左右。在太陽能電池材料下游市場(chǎng)，國內(nèi)生產(chǎn)太陽能電池的企業(yè)主要有宏威集團(tuán)、無錫尚德、海潤光伏、南京中電、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、蘇州阿特斯、常州天合、拓日新能、云南天達(dá)光伏科技、寧波太陽能電源、京瓷（天津）太陽能等公司，總計(jì)年產(chǎn)能在 800MW 以上。2009 年，國務(wù)院根據(jù)工信提供的報(bào)告指出多晶硅產(chǎn)能過剩，實(shí)際業(yè)界人并不認(rèn)可，科技部已經(jīng)表態(tài)

13、，多晶硅產(chǎn)能并不過剩3。太陽能電池發(fā)展前景太陽能電池發(fā)展前景太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、 通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路。但是在現(xiàn)階段，它的成本還很高，發(fā)出 1kW 電需要投資上萬美元，因此大規(guī)模使用仍然受到經(jīng)濟(jì)上的限制。市場(chǎng)上銷售的光伏電池主要是單晶硅為原料生產(chǎn)的。由于單晶硅電池生產(chǎn)1能耗大，一些專家認(rèn)為現(xiàn)有單晶硅電池生產(chǎn)能耗大于其生命周期內(nèi)捕獲的太陽能，是沒有價(jià)值的。最樂觀的估計(jì)是需要 10 年左右時(shí)間，使用單晶硅電池所獲得的太陽能才能大于其生產(chǎn)所消耗的能量。而單晶硅是石英砂經(jīng)還

14、原，融化后拉單晶得到的。生產(chǎn)過程能耗大，產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)多，環(huán)境污染嚴(yán)重。國外紛紛將其轉(zhuǎn)移到中國生產(chǎn)。我國各地大上單晶硅及單晶硅電池生產(chǎn)線。據(jù)業(yè)界老大施正榮先生答記者透露，2008 年大陸光伏電池產(chǎn)量占全球總量 30%，中國光伏產(chǎn)業(yè)連續(xù)兩年成為世界第一。然而，我們不掌握光伏電池生產(chǎn)技術(shù)。單晶硅光伏電池生產(chǎn)技術(shù)雖然很成熟，然而還在不斷發(fā)展，其他各種光伏電池技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。光伏電池的成本和光電轉(zhuǎn)換效率離真正市場(chǎng)化還有很大差距，光伏電池市場(chǎng)主要靠各國政府財(cái)政補(bǔ)貼。歐洲市場(chǎng)光伏發(fā)電補(bǔ)貼高達(dá)每度電 1 元以上。今后，要使光伏電池大規(guī)模應(yīng)用，必須不斷改進(jìn)光伏電池效率和生產(chǎn)成本，在這個(gè)過程中，生產(chǎn)技術(shù)和

15、產(chǎn)品會(huì)不斷更新?lián)Q代。其更新?lián)Q代周期短，僅35 年。光伏電池生產(chǎn)企業(yè)投資大，回收周期長，由于技術(shù)更新快，國內(nèi)企業(yè)，如果不掌握技術(shù)，及時(shí)更新技術(shù)，就會(huì)很快被淘汰，很可能不能收回投資。9但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國對(duì)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實(shí)可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。太陽電池伏安特性的研究【實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.1. 了解太陽能電池的工作原理及其應(yīng)用了解太陽能電池的工作原理及其應(yīng)用12.2. 測(cè)量太陽能電池的伏安特性曲線測(cè)量太陽能電池的伏安特性曲線【實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理】1

16、太陽電池的結(jié)構(gòu)以晶體硅太陽電池為例，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示晶體硅太陽電池以硅半導(dǎo)體材料制成大面積pn 結(jié)進(jìn)行工作一般采用n+/p 同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，即在約10 cm10 cm 面積的p 型硅片（厚度約500 m）上用擴(kuò)散法制作出一層很?。ê穸?.3 m）的經(jīng)過重?fù)诫s的n 型層然后在n 型層上面制作金屬柵線，作為正面接觸電極在整個(gè)背面也制作金屬膜，作為背面歐姆接觸電極這樣就形成了晶體硅太陽電池為了減少光的反射損失，一般在整個(gè)表面上再覆蓋一層減反射膜圖一 太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖2光伏效應(yīng)圖二 太陽電池發(fā)電原理示意圖當(dāng)光照射在距太陽電池表面很近的pn 結(jié)時(shí)，只要入射光子的能量大于半1導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg

17、 ，則在p區(qū)、n 區(qū)和結(jié)區(qū)光子被吸收會(huì)產(chǎn)生電子空穴對(duì)那些在結(jié)附近n 區(qū)中產(chǎn)生的少數(shù)載流子由于存在濃度梯度而要擴(kuò)散只要少數(shù)載流子離pn 結(jié)的距離小于它的擴(kuò)散長度，總有一定幾率擴(kuò)散到結(jié)界面處在p 區(qū)與n 區(qū)交界面的兩側(cè)即結(jié)區(qū)，存在一空間電荷區(qū)，也稱為耗盡區(qū)在耗盡區(qū)中，正負(fù)電荷間形成一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由n區(qū)指向p 區(qū)，這個(gè)電場(chǎng)稱為內(nèi)建電場(chǎng)這些擴(kuò)散到結(jié)界面處的少數(shù)載流子（空穴）在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下被拉向p 區(qū)同樣，如果在結(jié)附近p 區(qū)中產(chǎn)生的少數(shù)載流子（電子）擴(kuò)散到結(jié)界面處，也會(huì)被內(nèi)建電場(chǎng)迅速被拉向n 區(qū)結(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下分別移向n 區(qū)和p 區(qū)如果外電路處于開路狀態(tài)，那么這些光生電子和

18、空穴積累在pn 結(jié)附近，使p 區(qū)獲得附加正電荷，n 區(qū)獲得附加負(fù)電荷，這樣在pn 結(jié)上產(chǎn)生一個(gè)光生電動(dòng)勢(shì)這一現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)（Photovoltaic Effect, 縮寫為PV）3太陽電池的表征參數(shù)太陽電池的工作原理是基于光伏效應(yīng)當(dāng)光照射太陽電池時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)由n 區(qū)到p 區(qū)的光生電流Iph同時(shí)，由于pn 結(jié)二極管的特性，存在正向二極管電流ID，此電流方向從p 區(qū)到n 區(qū)，與光生電流相反因此，實(shí)際獲得的電流I 為 （1）式中VD 為結(jié)電壓，I0 為二極管的反向飽和電流，Iph 為與入射光的強(qiáng)度成正比的光生電流，其比例系數(shù)1是由太陽電池的結(jié)構(gòu)和材料的特性決定的n 稱為理想系數(shù)（n 值），是表示

19、pn 結(jié)特性的參數(shù)，通常在12之間q 為電子電荷，kB 為波爾茨曼常數(shù)，T 為溫度如果忽略太陽電池的串聯(lián)電阻Rs，VD 即為太陽電池的端電壓V，則（1）式可寫為 （2）當(dāng)太陽電池的輸出端短路時(shí)，V = 0（VD 0），由（2）式可得到短路電流 即太陽電池的短路電流等于光生電流，與入射光的強(qiáng)度成正比當(dāng)太陽電池的輸出端開路時(shí)，I = 0，由（2）和（3）式可得到開路電壓 （3）當(dāng)太陽電池接上負(fù)載R 時(shí)，所得的負(fù)載伏安特性曲線如圖2 所示負(fù)載R 可以從零到無窮大當(dāng)負(fù)載Rm 使太陽電池的功率輸出為最大時(shí)，它對(duì)應(yīng)的最大功率Pm 為（4）式中Im 和Vm 分別為最佳工作電流和最佳工作電壓將Voc 與Isc

20、 的乘積與最大功率Pm 之比定義為填充因子FF，則 （5）FF 為太陽電池的重要表征參數(shù)，F(xiàn)F 愈大則輸出的功率愈高FF 取決于1入射光強(qiáng)、材料的禁帶寬度、理想系數(shù)、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等太陽電池的轉(zhuǎn)換效率 定義為太陽電池的最大輸出功率與照射到太陽電池的總輻射能Pin 之比，即（6） 圖三 太陽電池的伏安特性曲線4太陽電池的等效電路圖四 太陽電池的等效電路圖太陽電池可用pn 結(jié)二極管D、恒流源Iph、太陽電池的電極等引起的串聯(lián)電阻Rs 和相當(dāng)于pn 結(jié)泄漏電流的并聯(lián)電阻Rsh 組成的電路來表示，如圖3 所示，該電路為太陽電池的等效電路由等效電路圖可以得出太陽電池兩端的電流和電壓的關(guān)系為 （7）為

21、了使太陽電池輸出更大的功率，必須盡量減小串聯(lián)電阻 Rs，增大并聯(lián)電1阻 Rsh【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算】實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的各個(gè)條件下的電流、電壓以及對(duì)應(yīng)的功率的表格如下：實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的各個(gè)條件下的電流、電壓以及對(duì)應(yīng)的功率的表格如下：太陽電池伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表60cm80cmI/mAV/VR/P/AVI/mAV/VR/P/AV75.900053.40.000075.10.8811.720.6652.70.6712.710.0474.82.3831.821.7852.31.0119.310.0573.73.7250.472.7450.71.8536.490.09

22、72.84.6263.463.3649.12.8457.840.14715.8882.824.1748.83.5472.540.1769.56.8197.994.7348.34.3289.440.21697.01101.594.8447.54.83101.680.2353.112.14228.636.4541.88.71208.370.3635.414.3403.955.0633.612.24364.290.4126.715561.804.0121.914.2648.400.312115.4733.333.2314.515.41062.070.2217.715.5875.712.7412.31

23、5.71276.420.1914.415.71090.282.2610.116.11594.060.16016.58016.40.0080cm 串聯(lián)80cm 并聯(lián)I/mAV/VR/P/AVI/mAV/VR/P/AV54.2000107.600053.20.47.520.02106.60.928.630.10531.120.750.06102.62.4523.880.2552.82.241.670.1299.64.1341.470.4152.72.343.640.1295.26.2265.340.59523.8774.420.2091.27.6483.770.7051.64.7692.250.2

24、586.29.06105.100.7847.810.6221.760.5161.713.03211.180.8044.516.86378.880.753814.6384.210.55140.221.1524.880.8527.215.05553.310.4133.126.4797.580.8721.715.23701.840.333625.5708.330.9217.915.36858.100.272727.21007.410.7314.215.481090.140.22031.4015.921111對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的現(xiàn)象或問題進(jìn)行分析、討論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的現(xiàn)象或問題進(jìn)行分析、討論】各個(gè)條件下太陽能

25、電池的伏安特性曲線圖的分析與討論各個(gè)條件下太陽能電池的伏安特性曲線圖的分析與討論 從圖中的曲線可以明顯看出：從圖中的曲線可以明顯看出：1.1. 光照距離越近，也即是光強(qiáng)越大，電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)越大（但不能斷光照距離越近，也即是光強(qiáng)越大，電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)越大（但不能斷定是否有上界）定是否有上界） ；2.2. 研究電動(dòng)勢(shì)的大小，兩個(gè)電池并聯(lián)，電動(dòng)勢(shì)幾乎不變，電池串聯(lián)，電研究電動(dòng)勢(shì)的大小，兩個(gè)電池并聯(lián)，電動(dòng)勢(shì)幾乎不變，電池串聯(lián)，電動(dòng)勢(shì)大致增大一倍；動(dòng)勢(shì)大致增大一倍；3.3. 研究電池電阻的大小，在研究電池電阻的大小，在 I-VI-V 圖里，函數(shù)線越陡，電阻越小，函數(shù)線圖里，函數(shù)線越陡，電阻越小，函數(shù)線

26、越平坦，電阻越大。在圖中可以看出：串聯(lián)電池使得電池的總電阻倍越平坦，電阻越大。在圖中可以看出：串聯(lián)電池使得電池的總電阻倍增，而并聯(lián)使得電池的總電阻減小；光照強(qiáng)度越大，電池的電阻越小增，而并聯(lián)使得電池的總電阻減?。还庹諒?qiáng)度越大，電池的電阻越?。ǖ珣?yīng)有下界）（但應(yīng)有下界） ，光照強(qiáng)度越大，電池的電阻越大。，光照強(qiáng)度越大，電池的電阻越大。4.4. 研究電池的短路電流（這里以圖中的各個(gè)最大電流作為短路電流）研究電池的短路電流（這里以圖中的各個(gè)最大電流作為短路電流） ，電池的并聯(lián)使電池的并聯(lián)使得短路電流增大，串聯(lián)使得短路電流減小（這是由于內(nèi)阻串并聯(lián)得短路電流增大，串聯(lián)使得短路電流減小（這是由于內(nèi)阻串并聯(lián)

27、1的原因）的原因） ；光照強(qiáng)；光照強(qiáng)度越大，短路電流越大，光照強(qiáng)度越小，短路電流越度越大，短路電流越大，光照強(qiáng)度越小，短路電流越小（從太陽能電池的原理可知：光照強(qiáng)度決定了光生電流的大小，從?。◤奶柲茈姵氐脑砜芍汗庹諒?qiáng)度決定了光生電流的大小，從而決定了短路電流和電動(dòng)勢(shì)的大小）而決定了短路電流和電動(dòng)勢(shì)的大?。?。各個(gè)條件下輸出功率各個(gè)條件下輸出功率 P P 隨負(fù)載電壓隨負(fù)載電壓 V V 的變化曲線圖的分析與討論的變化曲線圖的分析與討論 1.1. 雖然各個(gè)曲線不是特別平滑，但對(duì)于最大輸出功率的測(cè)量還是很成雖然各個(gè)曲線不是特別平滑，但對(duì)于最大輸出功率的測(cè)量還是很成功的，因?yàn)樵诿織l曲線的最高點(diǎn)附近

28、所測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)都足夠多，這功的，因?yàn)樵诿織l曲線的最高點(diǎn)附近所測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)都足夠多，這樣對(duì)最大功率的估計(jì)的準(zhǔn)確度有很好的幫助。樣對(duì)最大功率的估計(jì)的準(zhǔn)確度有很好的幫助。2.2. 研究個(gè)條件下的最大功率的大小，可以看出：雙電池供電（不論是串研究個(gè)條件下的最大功率的大小，可以看出：雙電池供電（不論是串聯(lián)還是并聯(lián)）都會(huì)提高電池總輸出功率；光照強(qiáng)度越大，輸出功率聯(lián)還是并聯(lián)）都會(huì)提高電池總輸出功率；光照強(qiáng)度越大，輸出功率也越大，光照強(qiáng)度越小，輸出功率也越小。也越大，光照強(qiáng)度越小，輸出功率也越小。 3.3. 研究達(dá)到最大功率時(shí)的電壓研究達(dá)到最大功率時(shí)的電壓，從圖中可以看出：光照強(qiáng)度越大，從圖中可以看出：光照強(qiáng)

29、度越大，也就越大，光照強(qiáng)度越小，也就越大，光照強(qiáng)度越小，相對(duì)偏小；電池并聯(lián)對(duì)相對(duì)偏小；電池并聯(lián)對(duì)的改變不大，的改變不大，而電池串聯(lián)會(huì)明顯加大而電池串聯(lián)會(huì)明顯加大（個(gè)人認(rèn)為這跟電池電阻在總電路中的比重（個(gè)人認(rèn)為這跟電池電阻在總電路中的比重有關(guān)）有關(guān)） 。各個(gè)量的統(tǒng)計(jì)各個(gè)量的統(tǒng)計(jì) /mA/V/mW/mW/mA/mA/v/v/ /歐歐FFFF60cm60cm112.19.68410.257.77.11123.20.37880cm80cm86.18.99266.745.25.90130.50.34580cm80cm 串串62.718.69556.537.115.0404.30.4751聯(lián)聯(lián)80cm80cm 并并聯(lián)聯(lián)140.89.36552.176.97.1893.40.4191.1. ；分析：分析：1.1. 從測(cè)得的從測(cè)得的 FFFF 數(shù)據(jù)可以看出，太陽能電池的填充因子并不大，這也使得數(shù)