光照强度对太阳能电池输出特性的影响

扬州大学物理科学与技术学院

大学物理综合实验训练论文

实验名称：太阳能电池探究亮特性光照强度关系

班级：物教1201班 姓名：郑清华 学号：120801117 指导老师：李俊来

太阳能电池探究亮特性光照强度关系

物教1201 郑清华 指导老师：李俊来

摘要：本文介绍了太阳能电池研究背景、实验原理等。在不同光强条件对单晶硅太阳电尺进行了测试.研究发现,当光强为3433.56—10617.33W/m2时,开路电压随着光强的增加呈对数关系增加,短路电流几乎呈线性变化。效率随着光强的增加先增加后减小,最大效率值1、21%。填充因子随着光强的增加减小。 关键词：太阳能电池;输出特性；光强特性。

一 、研究背景

随着经济社会的不断发展，能量与能源问题的重要性日益凸显。人类对能源

的需求，随着社会经济而急剧膨胀，专家估计目前每年能源总消耗量为200亿吨标准煤，并且其中90%左右为不可再生的化石能源来维持。就目前情况，全球化石能源储备只能维持100年左右。太阳能以其清洁、长久、无害等优点自然而然成为人类可持续发展不得不考虑的能源方式。太阳每年通过大气向地球输送的能量高达3×1024焦耳，而地球上人类一年的能源总需求达到约4.363×1020焦耳，也就是说，

扬州大学物理科学与技术学院

大学物理综合实验训练论文

实验名称：太阳能电池探究亮特性光照强度关系

班级：物教1201班 姓名：郑清华 学号：120801117 指导老师：李俊来

太阳能电池探究亮特性光照强度关系

物教1201 郑清华 指导老师：李俊来

摘要：本文介绍了太阳能电池研究背景、实验原理等。在不同光强条件对单晶硅太阳电尺进行了测试.研究发现,当光强为3433.56—10617.33W/m2时,开路电压随着光强的增加呈对数关系增加,短路电流几乎呈线性变化。效率随着光强的增加先增加后减小,最大效率值1、21%。填充因子随着光强的增加减小。 关键词：太阳能电池;输出特性；光强特性。

一 、研究背景

随着经济社会的不断发展，能量与能源问题的重要性日益凸显。人类对能源

的需求，随着社会经济而急剧膨胀，专家估计目前每年能源总消耗量为200亿吨标准煤，并且其中90%左右为不可再生的化石能源来维持。就目前情况，全球化石能源储备只能维持100年左右。太阳能以其清洁、长久、无害等优点自然而然成为人类可持续发展不得不考虑的能源方式。太阳每年通过大气向地球输送的能量高达3×1024焦耳，而地球上人类一年的能源总需求达到约4.363×1020焦耳，也就是说，

基础物理实验研究性报告

探究太阳能电池输出特性及影响功率因素

第一作者姓名刘寒颖 第一作者学号 11021023 第二作者姓名 程功凡 第二作者学号 1102117 所在院系 电子信息工程学院

2013年5月

一、 摘要

能源短缺和地球生态环境污染已经成为人类面临的最大问题。推广使用太阳辐射能、水能、风能、生物质能等可再生能源是今后的必然趋势。

本文将测量太阳能电池的输出特性，描绘输出特性曲线图，并在此基础上，探究入射距离和入射角度对两种太阳能电池输出功率的影响。探究方法是控制变量法，改变影响因素得到因变量，绘制曲线图，由曲线走势分析影响。本文最后还将对本次研究性实验进行讨论，包括对实验误差的分析、实验改进建议以及实验感想等。

二、 实验要求

1、光照条件下太阳能电池的输出特性测量 2、入射距离与太阳能电池输出功率的关系 3、入射角度与太阳能电池输出功率的关系

三、 实验原理

太阳能电池利用半导体P-N结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N结，图1为P-N结示意图。

P型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由电子。

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

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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，

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