太阳能电池伏安特性曲线实验报告文档格式.docx
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根据伏安特性曲线的数据，可以计算出太阳能电池性能的重要参数，包括开路电压、短路电流、最大输出功率、最佳输出电压、最佳输出电流、填充因子、太阳能电池光电转换效率，串联电阻以及并联电阻。
下面对这些参数进行具体的解释。
太阳能电池电流电压特性
（1）开路电压Voc:
在标准条件下，I=0时，太阳能电池所输出的电压值。
短路电流Isc:
在标准条件下，V=0时，太阳能电池由光电流所提供的电流值。
（2）最大输出功率Pmp:
太阳能电池的伏安特性曲线又称为负载特性曲线，它描述了太阳能电池的输出电压和输出电流随负载变化的曲线。
当负载变化到某一工作点，使得该工作点的电压值与电流值的乘积最大时，这个乘积就是太阳能电池的最大输出功率。
此时的输出电压和电流分别称为最佳输出电压和最佳输出电流，用Ump和Imp表示。
（3）填充因子FF:
矩形ImpVmp与矩形IscVoc的面积比作为填充因子，表示为:
理想情况下FF为1，实际的FF恒小于1，填充因子是评价太阳能电池性能优劣的重要指标之一，直接反应了电池的转换效率。
五、实验内容与步骤
1、实验内容
1、光伏电池的开路电压和短路电流特性测试。
2、光伏发电的负载伏安特性测试。
2、实验步骤
在光源与太阳能电池组件距离为100cm
根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为100cm测量数据如以下表1-1，图1-2所示，测得短路电流Isc=92.21mA，开路电压Uoc=15.896V当负载为182时功率P取得最大值Pmax=680.96mW
100cm
R
150
160
170
181
182
183
184
186
190
200
400
600
U
10
10.5
10.84
11.16
11.22
11.27
11.28
11.31
11.4
11.5
12.1
12.98
15.896
I
92.21
66
64.6
62.83
60.91
60.75
60.72
60.18
59345
59.2
57
53
46.3
功率
660
678.3
681.077
680.253
680.96
684.652
678.83
672.37
674.8
655.5
641.3
625.05
表1-1
图1-2
在光源与太阳能电池组件距离为150cm
根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为150cm测量数据如以下表1-3，图1-4所示，测得短路电流Isc=71.71mA，开路电压Uoc=15.15V当负载为201
时功率P取得最大值Pmax=523.71mW，其填充因子FF=0.48。
150cm
180
195
196
198
201
205
215
230
800
9.55
10.1
10.2
10.32
10.35
10.4
10.47
10.89
11.7
12.8
13.7
15.15
71.71
52.28
51.5
51
50.9
50.7
50.6
50.01
48.13
46.7
43.5
30.1
25.6
499.274
515
515.1
519.18
523.224
523.71
520.104
501.03
503
508.95
385.28
350.72
表1-3
图1-4
4在光源与太阳能电池组件距离为180cm
根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为180cm测量数据如以下表1-5，图1-6所示，测得短路电流Isc=59.6mA，开路电压Uoc=14.7V当负载为251
时功率P取得最大值Pmax=402.591mW，其填充因子FF=0.46。
180cm
250
255
252
251
305
8.65
9.5
9.7
10.05
10.09
10.7
11.75
12.58
14.7
59.6
42.7
40.8
40.2
40
39.9
34.8
29.15
25.27
367.225
388.55
389.94
402
402.591
372.36
342.512
317.89
图1-5
图1-6
在光源与太阳能电池组件距离为200cm
根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为200cm测量数据如以下表1-7，图1-8所示，测得短路电流Isc=55.2mA，开路电压Uoc=14.4V当负载为235
时功率P取得最大值Pmax=361.77mW，其填充因子FF=0.46。
200cm
235
240
248
8.3
9.15
9.3
9.35
9.57
11.3
14.4
55.2
39.25
38.9
38.4
38.1
37.6
28.25
23.85
338.61
359.31395
361.77
359.04
364.617
357.2
321.485
298.125
图1-7
图1-8
在光源与太阳能电池组件距离为250cm
根据以上步骤在光源与太阳能电池组件距离为250cm测量数据如以下表1-9，图1-10所示，测得短路电流Isc=42.4mA，开路电压Uoc=13.7V当负载为279
时功率P取得最大值Pmax=279.21，其填充因子FF=0.48。
250cm
270
275
279
280
282
8.1
8.6
8.7
8.85
8.86
8.88
10.25
11.32
42.4
32.09
31.85
31.67
31.55
31.4
31.1
25.65
20.51
259.929
273.91
275.529
279.21
278.204
276.168
262.9125
252.68
图1-9
图1-10
最大输出功率与入射角的关系测试
将太阳能电池板，电流表，电压表，负载电路连接回路。
光源的发光方向对着太阳能电池组件，打开光源电源，等光源发光亮度稳定后开始测量，金卤灯从接通电源到稳定发光需要等几分钟。
改变电阻阻值，测量流经电阻的电流和电压即可得到光伏组件的伏安特性。
测量过程中辐射光源与光伏组件的距离要保持不变，以保证整个测量过程是在相同的光照强度下进行的。
改变光照入射角度，分别测量太阳能电池在不同入射角下的最大功率输出，同时绘制伏安特性曲线，绘制不同入射角度的伏安特性曲线。
在光照入射角度为30°
时，负载伏安特性测试数据如表2-1所示。
绘制伏安特性曲线如图2-2所示。
电阻
300
330
340
350
351
355
500
700
电压
7.6
8.77
10.14
10.68
10.62
11.2
12.32
13.65
14.6
电流
48.47
37.5
34.69
32.11
31.05
30.75
30.27
30.07
29.9
27.8
24.25
20.19
285
304.2
311.4
321.3
321.9
323.3
319.3
315.7
298.7
275.59
表2-1角度为30°
伏安特性测试
图2-2角度为30°
测得短路电流Isc=48.47mA，开路电压Uoc=14.6V当负载为350
时，功率P取得最大值Pmax=323.3mW，填充因子
0.456。
在光照入射角度为45°
时，负载伏安特性测试数据如表2-3所示。
绘制伏安特性曲线如图2-4所示。
229
231
232
233
234
9.67
10.46
10.53
10.54
10.6
10.87
11.58
13.17
13.85
15.1
68.3
47.83
45.07
45
44.9
44.7
44.5
42.99
26.28
19.75
462.5
471.4
472.5
472.7
471.1
471.5
471.7
467.3
445.1
346.7
273.53
表2-3角度为45°
图2-4角度为45°
测得短路电流Isc=68.3mA，开路电压Uoc=15.1V当负载为232
时，功率P取得最大值Pmax=472.7mW，填充因子
0.46。
在光照入射角度为60°
时，负载伏安特性测试数据如表2-5所示。
绘制伏安特性曲线如图2-6所示。
100
202
210
6.16
8.95
9.82
9.86
10.75
11.41
12.9
13.53
14.79
67.5
60.01
50.70
48.6
48.45
48.3
47.1
42.57
37.7
25.68
19.27
469.7
453.8
477.2
477.7
476.1
471
466.9
457.6
430.1
331.3
260.72
表2-5角度为60°
图2-6角度为60°
测得短路电流Isc=67.5mA，开路电压Uoc=14.79V当负载为201
时，功率P取得最大值Pmax=477.2mW，填充因子
0.47。
六、实验分析与实验总结
1、光照距离越近，光照强度越大，其功率Pmax越大。
2、最大输出功率、最佳输出电压、最佳输出电流均随着距离的增加而增大，最佳负载电阻随距离的增大而减小。
3、实验过程中会出现误差：
电流表和电压表的内电阻以及导线内阻接触电阻对实验的影响。
可调变阻箱调的电阻不够准确。
万用表读书不稳定。
温度以及其他光源的影响。
4、太阳能电池的填充因子FF远小于理论上的最大值1，说明太阳能电池制造工艺和结构上还有很大的提升空间。
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