太阳能电池特性实验报告中南大学

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太阳能电池基本特性实验报告

篇一：实验报告--太阳能电池伏安特性的测量 实验报告

姓名：张伟楠班级：F0703028学号：5070309108实验成绩：同组姓名：张家鹏实验日期：08.03.17指导教师：批阅日期：

太阳能电池伏安特性的测量 【实验目的】

1.了解太阳能电池的工作原理及其应用2.测量太阳能电池的伏安特性曲线 【实验原理】 1．太阳电池的结构

以晶体硅太阳电池为例，其结构示意图如图1所示．晶体硅太阳电池以硅半导体材料制成大面积pn结进行工作．一般采用n+/p同质结的结构，即在约10cm×10cm面积的p型硅片（厚度约500μm）上用扩散法制作出一层很薄（厚度~0.3μm）的经过重掺杂的n型层．然后在n型层上面制作金属

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栅线，作为正面接触电极．在整个背面也制作金属膜，作为背面欧姆接触电极．这样就形成了晶体硅太阳电池．为了减少光的反射损失，一般在整个表面上再覆盖一层减反射膜． 图一太阳电池结构示意图 2．光伏效应

图二太阳电池发电原理示意图

当光照射在距太阳电池表面很近的pn结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度eg，

摘 要

随着各国对环境保护的力度加大,再生清洁能源的市场需求巨大,发展太阳能利用技术前景广阔。太阳能利用领域众多,目前主要通过太阳能电池片把太阳能转换为电能加以利用。太阳能电池的材料都是半导体材料，电池能量转换的基础是光生伏特（光电）效应。本文正是基于此对太阳能电池的技术原理进行了深入的研究，并在已有的研究基础上对其电流电压间的关系进行了客观的分析。首先，阐述了半导体材料的内光电效应，介绍太阳能电池的能量转换过程，包括太阳能电池工作原理、光电转换特性、参数表征。然后介绍各类电池的技术原理、电池结构与发展前景。涉及硅太阳能电池，非晶系硅太阳能电池，薄膜太阳能电池等。最后运用一系列的实验仪器分别测量暗环境和光照条件下硅电池的电流和电压，并作出相应的图像，分析开路电压，短路电流，输出功率变化特点。进而分析出使太阳能电池的输出功率较大的条件。

关键词：太阳能电池；光电效应；半导体；输出功率

Abstract

With the protection of the environment to increase renewable clean energy, the huge market demand, the development of solar ene

DH6521A型

多功能太阳能电池综合特性测试仪

(含使用说明书)

实 验 指 导 书

杭州大华科教仪器研究所 杭州大华仪器制造有限公司

背景知识

能源是人类社会生存的重要物质基础。随着社会经济规模的扩大，人类对能源的需求量剧增。目前全球每年能源消费总量已经超过150亿吨标准煤，其中90%左右是化石能源。化石能源是储量有限的不可再生能源。预测指出维持目前的能源消耗水平，全球主要化石能源资源只能维持到下世纪中期。此外，大规模开发和利用化石能源也带来了气候变化、生态破坏等严重的环境问题，直接威胁着人类社会的可持续发展。

能源问题目前已经可以用形势严峻来形容了。在寻求解决办法的过程中人们看到了太阳能。广义的讲，地球上的能源归根结底都来自于太阳。除核能和地热能等可以认为是在地球形成过程中储存下来的能源以外，其他所有能源都来源于太阳发生的热核反应所释放的巨大能量，包括可再生能源和化石能源。太阳发射出的总辐射能量大约为3.75×1026W，考虑到地球大气层的反射和吸收之后，一年中地球表面所接受的太阳能高达

1.05×1018kWh，大约是本世纪初全球初级能源消耗总量的一万倍。大力开发和使用太阳能是人类解决未来替代能源问题、可再生循环利用的资源问题和生态环

太阳能电池基本特性的测量

【实验简介】

太阳能的利用和太阳能电池特性研究是21世纪新型能源开发的重点课题。目前硅太阳能电池应用领域除人造卫星和宇宙飞船外，已应用于许多民用领域，如太阳能汽车、太阳能收音机、太阳能电站，目前太阳能作为一种清洁、绿色的再生能源有着广泛的应用前景。本实验主要研究太阳能电池的基本特性、吸收光能转变为电能的特性。 【实验目的】

（1）测定太阳能电池在无光照条件下的伏安特性，验证它与二极管具有相同的特性 （2）测定太阳能电池在光照时的输出特性，并求出短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子

（3）测定太阳能电池随光照变化的特性。 【实验仪器】

光具座、太阳能电池、数字万用表两块、电阻箱、直流电源、光功率计和探头、开关、电路板、导线 【实验原理】

太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，正向偏压u与通过电流I的关系为

I?I0(e?u?1)，I0和?是常数。

根据半导体理论，二极管主要是由能隙为Ec?Ev的半导体构成，Ec为半导体电带，Ev为半导体价电带。入射光光子的能量为hv(h为普朗克常数，v为光的频率)，当光子能量hv?Ec?Ev时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对，它们分别受到半导体内电场作用而产生光电

太阳能电池基本特性的测量

【实验简介】

太阳能的利用和太阳能电池特性研究是21世纪新型能源开发的重点课题。目前硅太阳能电池应用领域除人造卫星和宇宙飞船外，已应用于许多民用领域，如太阳能汽车、太阳能收音机、太阳能电站，目前太阳能作为一种清洁、绿色的再生能源有着广泛的应用前景。本实验主要研究太阳能电池的基本特性、吸收光能转变为电能的特性。 【实验目的】

（1）测定太阳能电池在无光照条件下的伏安特性，验证它与二极管具有相同的特性 （2）测定太阳能电池在光照时的输出特性，并求出短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子

（3）测定太阳能电池随光照变化的特性。 【实验仪器】

光具座、太阳能电池、数字万用表两块、电阻箱、直流电源、光功率计和探头、开关、电路板、导线 【实验原理】

太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，正向偏压u与通过电流I的关系为

I?I0(e?u?1)，I0和?是常数。

根据半导体理论，二极管主要是由能隙为Ec?Ev的半导体构成，Ec为半导体电带，Ev为半导体价电带。入射光光子的能量为hv(h为普朗克常数，v为光的频率)，当光子能量hv?Ec?Ev时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对，它们分别受到半导体内电场作用而产生光电

学校代码 学号 00909017 分 类 号 密级

太阳能电池期末论文

简述太阳能电池的原理与特性

学院、系 物理科学与技术学院 专业名称 应用物理学 年 级 2009 学生姓名 郭建宽 学 号 00909017 指导教师 王延来

2012年 11 月 16 日

简述太阳能电池的原理与特性

内容摘要：太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能变换成为电

能。这个把太阳能（或其他光能）变换成电能的能量转换器，就叫做太阳能电池。太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。在太阳光或其他光照射时，太阳能电池输出电压的极性，p 型一侧电极为正，n 型一侧电极为

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简

太阳能电池基本特性的测量

The Experiment of MeasuringThe Electronic Properties of Solar Cells

摘要：这个实验旨在测量太阳能电池的一系列特性，根据太阳能电池的PN结结构，探究无光条件下太阳能电池的正向偏压伏安特性。同时探究在固定光强下太阳能电池的负载特性。利用光功率测定仪，定量分析太阳能电池的光照特性。使用不同滤色片测量对应太阳能电池短路电流，从而推算其禁带宽度。

关键词：太阳能电池，伏安特性，填充因子，禁带宽度

Abstract:

What I did in this experiment is just to achieve an purpose of investigating into the character of solar cells, during which I measured the volt-ampere characteristics with a no-sight of light by the side of the cell and also the load character with a fixed photo intensity o

烧结

? 晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极

欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触，是高效晶体硅太阳能电池的一项重要关键工艺，国外著名的金属浆料厂商非常卖力推广共烧工艺。这个工艺基础理论来自较古老的合金法制P-N结工艺。就是电极金属材料和半导体单晶硅在温度达到共晶温度时，单晶硅原子按相图以一定的比例量溶入到熔融的合金电极材料中去。单晶硅原子溶入到电极金属中的整个过程是相当快的，一般只需几秒钟时间。溶入的单晶硅原子数目决定于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度愈高，电极金属材料体积愈大，则溶入的硅原子数目也愈多，这时状态被称为晶体电极金属的合金系统。如果此时温度降低，系统开始冷却，这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。如果外延层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型相同杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成欧姆接触；如果再结晶层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型异型的杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成P-N结。

? 银桨、银铝桨、铝桨印刷过的硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密

粘附