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ZKY-SAC-1
太阳能电池特性实验仪
实验指导及操作说明书
成都世纪中科仪器有限公司
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开时测得的最大电压V°c称为开路电压。
太阳能电池的输出功率为输出电压与输出电 流的乘积。同样的电池及光照条件，负载电阻大 小不一样时，输出的功率是不一样的。若以输出 电压为横坐标，输出功率为纵坐标，绘出的 P-V 曲线如图 2 点划线所示。
输出电压与输出电流的最大乘积值称为最大 输出功率 Pmax。
max
：
P
F • F = max
V XI
oc
填充因子是表征太阳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，一般的 〜。
转换效率n定义为：
$ P
耳（％） = max X100% ⑵
sP
in
Pin 为入射到太阳能电池表面的光功率。 理论分析及实验表明，在不同的光照条件下， 短路电流随入射光功率线性增长，而开路电压在入射光功率增加时只略微增加，如图3所示 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、 多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能 电池三种。
1）
sc
单晶硅太阳能电池转换效率最高， 技术也最为成熟。 在实验室里最高的转换效率为 % ，规模生产时的效率可达到 15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。 但由于单晶硅价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜 和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。
多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其 实验室最高转换效率为 18%, 工业规模生产的转换效率可达到 10%。因此，多晶硅薄膜电 池可能在未来的太阳能电池市场上占据主导地位。
非晶硅薄膜太阳能电池成本低，重量轻，便于大规模生产，有极大的潜力。如果能 进一步解决稳定性及提高转换率，无疑是太阳能电池的主要发展方向之一。
实验仪器
太阳能电池实验装置如图4 所示，电源面板如图5所示。
图 4 太阳能电池实验装置
光源采用碘钨灯，它的输出光谱接近太阳光谱。调节光源与太阳能电池之间的距离可以 改变照射到太阳能电池上的光功率，具体数值由光功率计测量。测试仪为实验提供电源，同 时可以测量并显示电流、电压、以及光功率的数值。
电压源：可以输出0〜8V连续可调的直流电压。为太阳能电池伏安特性测量提供电压。
电压/光功率表：通过“测量转换”按键，可以测量输入“电压输入”接口的电压，或接 入“光功率输入”接口的光功率计探头测量到的光功率数值。表头下方的指示灯确定当前的 显示状态。通过“电压量程”或“光功率量程”，可以选择适当的显示范围。
电流表：可以测量并显示0〜200mA的电流，通过“电流量程”选择适当的显示范围。
太阳能电池特性实验仪
图 5 太阳能电池特性实验仪
实验内容与步骤
1．硅太阳能电池的暗伏安特性测量
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。
本实验提供的组件是将若干单元并联。要求测试并画出单晶硅 , 多晶硅，非晶硅太阳能 电池组件在无光照时的暗伏安特性曲线。
用遮光罩罩住太阳能电池。
测试原理图如图 6 所示。将待测的太阳能电池接到测试仪上的“电压输出”接口，电阻 箱调至50Q后串连进电路起保护作用，用电压表测量太阳能电池两端电压，电流表测量回路 中的电流。
图 6 伏安特性测量接线原理图
将电压源调到0V,然后逐渐增大输出电压，。记录到表1中。 将电压输入调到0V。然后将“电压输出”接口的两根连线互换，即给太阳能电池加上反 向的电压。逐渐增大反向电压，记录电流随电压变换的数据于表1 中。
表 1 3 种太阳能电池的暗伏安特性测量
电压（V）
电流（mA）
单晶硅
多晶硅
非晶硅
-8
-7
-6