锂电池特性分析ICR18650Spec

锂电池特性分析ICR18650Spec
锂电池特性分析ICR18650Spec

PRODUCT SPECIFICATION

1. Customer :

2. Product : Cylindrical Lithium Ion Cell

3. SDI Model : ICR18650-20

4. Buyer Model

5. Received Marking

D ivision

Signature

D ate//////

6. Date of application (DD/MM/YY) : / /

7. Supplier : SAMSUNG SDI Co., Ltd.

Mobile Energy Business Team

1. Scope

This Product Specification has been prepared to specify the rechargeable

lithium-ion cell ('Cell') to be supplied to the customer by Samsung SDI Co., Ltd.

2. Description and Model

2.1 Description Cell (lithium-ion rechargeable cell)

2.2 Model ICR18650-20

3. Ratings

3.1 Nominal Capacity 2000mAh

3.2 Charging Voltage

4.2 V

3.3 Nominal Voltage 3.7 V (from

4.2 V to 2.75 V)

3.4 Charging Method CC-CV (constant voltage with limited current)

3.5 Charging Current Standard charge : 1000mA

Rapid charge : 2000mA

3.6 Charging Time Standard charge : 3 hours

Rapid charge : 2.25 hours

3.7 Max. Charge Current 2000mA

3.8 Max. Discharge Current 3300mA

3.9 Discharge Cut-off Voltage 2.75 V

3.10 Cell Weight Approx. 4

4.0 g

3.11 Cell Dimension Height(max.) : 65.00 mm

Diameter(max.) : Φ18.25 mm

3.12 Operating Temperature Charge 0 ~ 45℃

Discharge -20 ~60℃

3.13 Storage Temperature 1 year -20~20℃(*1)

3 month -20~45℃(*1)

1 month -20~60℃(*1)

Note (1): If the Cell is kept as ex-factory status(50% of charge),

the Capacity Recovery Rate is more than 80%.

4. Outline Dimensions

See the attachment.(Fig. 1)

5. Appearance

There shall be no such defect as scratch, rust, discoloration, leakage which

may adversely affect commercial value of the Cell.

6. Standard test conditions

6.1 Environmental Conditions

Unless otherwise specified, all tests stated in this specification are

conducted at temperature 23±5℃and humidity 65±20%.

6.2 Measuring Equipment

(1) Ammeter and voltmeter

The ammeter and voltmeter should have an accuracy of

the grade 0.5 or higher.

(2) Slide caliper

The slide caliper should have 0.05 mm scale.

(3) Impedance meter

The impedance meter with AC 1kHz should be used.

7. Characteristics

7.1 Standard Charge

This "Standard Charge" means charging the Cell with charge current

1000mA with constant voltage 4.2V at 23℃for 3hours.

7.2 Initial capacity

The initial capacity is the initial discharge capacity of the Cell, which is

measured with discharge current of 400mA with 2.75V cut-off at 23℃

within 1 hour after the Standard Charge.

Initial Capacity ≥1950mAh

7.3 Cycle Life

Each cycle is an interval between the charge (charge current 1000mA) and the

discharge (discharge current 2000mA) with 2.75V cut-off.

Capacity after 299cycles and plus 1 day, measured under the same condition

in 7.2

Capacity ≥1400mAh

7.4 Initial internal impedance

Initial internal impedance measured at 1kHz after Standard Charge.

Initial internal impedance ≤100m?

7.5 Temperature Dependence of Discharge Capacity

Capacity comparison at each temperature, measured with discharge

constant current 1000mA with 2.75V cut-off after the Standard Charge is

as follows.

C h arg e tem p eratu re

D isch arg e tem p eratu re

23℃-10℃0℃23℃45℃R elativ e cap acity50%80%100%100%

Note: If charge temperature and discharge temperature are not the same,

the interval for temperature's change is 3 hours.

Percentage as an index of the capacity at 23℃is 100% ( 1950mAh).

7.6 Temperature Dependence of Charge Capacity

Capacity comparison at each temperature, measured with discharge

constant current 1000mA with 2.75V cut-off after the Standard Charge is

as follows.

Note: If charge temperature and discharge temperature are not the same,

the interval for temperature's change is 3 hours.

Percentage as an index of the capacity at 23℃is 100% ( 1950mAh).

7.7 Storage Characteristics

Capacity after 30 days storage at 23℃from the Standard Charge,

measured with discharge current 1000mA with 2.75V cut-off at 23℃.

Capacity Retention(after the storage) ≥1600mAh

7.8 Status of the cell as of ex-factory

The cell should be shipped in 50% charged state. In this case, OCV is from 3.65V to

3.85V.

8. Mechanical Characteristics

8.1 Drop Test

Test method:

Cell(as of shipment or full charged) drop onto the oak-board

(thickness: ≥30mm) from 1.5m height at a random direction 6 times.

Criteria: No leakage

Recovery rate(*2) ≥90%

8.2 Vibration Test

Test method:

Cell(as of shipment) is vibrated for 90minutes along 2 mutually

perpendicular axes with total excursion of 1.6mm and with

frequency cycling between 10Hz and 55Hz by 1Hz/min.

Criteria: No leakage

Recovery rate (*2) ≥90%

Note(2): Recovery rate is measured by the condition of 7.2 after

leaving cells at 23℃for 3hours.

9. Safety

9.1 Overcharge Test

Test method:

To charge the fully charged Cell with 12V and 2.0A at 23℃for 2.5 hours.

Criteria: No fire, and no explosion.

9.2 External Short-circuiting Test

Test method:

To short-circuit the Cell charged 4.2V by connecting positive and

negative terminal by less than 50mΩwire for 3hours.

Criteria: No fire, and no explosion.

9.3 Reverse Charge Test

Test method:

To charge the Cell with charge current 2.0A by -12V for 2.5hours.

Criteria: No fire, and no explosion.

9.4 Thermal Ramp Test

Test method:

To heat up the Cell charged at 4.2V at a rate 5℃per minute up to

130℃and keeping the state for 120 minutes.

Criteria: No fire, and no explosion.

10. Warranty

Samsung SDI will be responsible for replacing the cell against defects

or poor workmanship for 1 year from the date of shipping. Any other problem caused by malfunction of the equipment or mix-use of the cell is not under this warranty.

The warranty set forth above or described in Proper Use and Handling excludes a defect which is not related to manufacturing of the Cell.

11. Others

11.1 Storage for a long time

If the Cell is kept for a long time(3 months or more), It is strongly

recommended that the Cell is preserved at dry and low-temperature. 11.2 Other

Any matters that specifications does not have, should be confer with

between the both parties.

12. Packaging

See Fig.2,

Package Drawing

Fig. 1 Outline Dimensions of ICR18650-20

Unit : mm

Max. 18.25

Max. 65.0

Fig 2. Package Drawing Master carton (200PCS)

T

Bare cell

Proper Use and Handling of Lithium Ion Cells

See Before Using lithium-ion cell

Supplied by

SAMSUNG SDI Co., Ltd.

1 General

This Document has been prepared to describe the appropriate cautions and Prohibitions, which the customer should take or employ when the customer uses and handles the lithium ion cell (Cell) to be manufactured and supplied by Samsung SDI Co., Ltd., in order to obtain optimum performance and safety. 2. Charging

2.1 Charging current

Charging current should be less than maximum charge current specified

in the Product Specification.

2.2 Charging voltage

Charging should be done by voltage less than that specified in

the Product Specification.

2.3 Charging time

Continuous charging under appropriate voltage does not cause any loss of

characteristics. However, the charge timer is recommended to be installed

from a safety consideration, which shuts off further charging at time

specified in the Product Specification.

2.4 Charging temperature

The Cell should be charged within a range of specified temperatures in

the Product Specification.

2.5 Inverse charging

The Cell should be connected, confirming that its poles are correctly

aligned. Inverse charging should be strictly prohibited. If the Cell is

connected improperly, it may be damaged.

3. Discharging

3.1 Discharging

3.1.1 The Cell should be discharged at less than maximum discharge current

specified in the Product Specification.

3.2 Discharging temperature

3.2.1 The Cell should be discharged within a range of specified temperatures

specified in the Product Specification.

3.2.2 Otherwise, it may cause loss of characteristics.

3.3 Over-discharging

3.3.1 The system should equip with a device to prevent further discharging

exceeding discharging cut-off voltage specified in the Product

Specification.(over-discharging)

3.3.2 Over-discharging may cause loss of performance, characteristics, of

battery function.

3.3.3 Over-discharging may occur by self-discharge if the battery is left for

a very long time without any use.

3.3.4 The charger should equip with a device to detect Cell's voltage and

to determine recharging procedures.

4. Storage

4.1 Storage conditions

4.1.1 The Cell should be stored within a range of temperatures specified

in the Product Specification.

4.1.2 Otherwise, it may cause loss of characteristics, leakage and/or rust.

4.2 Long-term storage

4.2.1 The Cell should be used within a short period after charging because

long-term storage may cause loss of capacity by self-discharging.

4.2.2. If long-term storage is necessary, the Cell should be stored at lower

voltage within a range specified in the Product Specification,

because storage at higher voltage may cause loss of characteristics. 5. Cycle life

5.1 Cycle life performance

5.1.1 The cell can be charged/discharged repeatedly up to times specified

in the Produce Specification with a certain level of capacity also

specified in the Product Specification.

5.1.2 Cycle life may be determined by conditions of charging, discharging,

operating temperature and/or storage.

6. Design of System

6.1 Connection between the Cell and the battery

6.1.1 The Cell should not be soldered directly with leads.

6.1.2 Otherwise, it may cause damage of component, such as separator

and insulator, by heat generation.

6.2 Positioning the battery in the System

6.2.1 The battery should be positioned as possible as far from heat sources

and high temperature components.

6.2.2 Otherwise, it may cause loss of characteristics.

6.3 Mechanical shock protection of the battery

6.3.1 The battery should equip with appropriate shock absorbers in order

to minimize shock.

6.3.2 Otherwise, it may cause shape distortion, leakage, heat generation

and/or rupture.

6.4 Short-circuit protection of the Cell

6.4.1 The Cell equips with an insulating sleeve to protect short-circuit

which may occur during transportation, battery assembly and /or

system operation.

6.4.2 If the Cell's sleeve is damaged by some cause such as outside impact,

it may cause short-circuit with some wiring inside the battery.

6.5 Connection between the battery and charger/system

6.5.1 The battery should be designed to be connected only to the specified

charger and system.

6.5.2 A reverse connection of the battery, even in the specified system,

should be avoided by employing special battery design such as

a special terminals.

7. Battery Pack Assembly

7.1 Prohibition of usage of damaged Cell

7.1.1 The Cell should be inspected visually before battery assembly.

7.1.2 The Cell should not be used if sleeve-damage, can-distortion and/or

electrolyte-smell is detected.

7.2 Transportation

7.2.1 If the Cell is necessary to transported to order place, such as the

battery manufacturer, careful precautions should be taken to avoid

Cell's damage.

8. Others

8.1 Disassembly

8.1.1 The Cell should not be dismantled from the battery pack.

8.1.2 Internal short-circuit caused by disassembly may lead to heat

generation and/or venting.

8.1.3 When the electrolyte is coming in contact with the skin or eyes,

flush immediately with fresh water and seek medical advice.

8.2 Short-circuiting

8.2.1 Short-circuit results in very high current which leads to heat

generation.

8.2.2 An appropriate circuitry should be employed to protect accidental

short-circuiting.

8.3 Incineration

8.3.1 Incinerating and disposing of the Cell in fire are strictly prohibited,

because it may cause rupture.

8.4 Immersion

8.4.1 Soaking the Cell in water is strictly prohibited, because it may cause

for the melt of components to damage functions.

8.5 Mixing use

8.5.1 Different types of cell, or same types but different manufacturer's cell

may lead to cell rupture or damage to system due to different cell's

characteristics.

8.6 Battery exchange

8.6.1 Although the Cell contains no environmentally hazardous

component, such as lead or cadmium. the battery should be disposed

according to the local regulations when it is disposed.

8.6.2 The Cell should be disposed with a discharged state to avoid heat

generation by an inadvertent short-circuit

" CAUTION - The Battery used in this device may present a

risk of fire or chemical burn if mistreated. Do not disassemble,

heat above 100℃or incinerate. Replace battery with Samsung SDI battery

only. Use of another battery may present a ris k of fire or explosion. Dispose

of used battery promptly. Keep away from children. Do not disassemble and do

not dispose of in fire."

太阳能电池基本特性实验讲义

太阳能电池基本特性测定 目前人类所消耗的能源的70%来自煤、石油、天然气等化石燃料,在现有技术条件下,化石能源的大量使用给地球环境造成了严重危害,使人类生存空间受到了极大的威胁。科学家预言,尽管化石燃料能源未来仍将占有相当大比重,但其一统天下的局面将逐渐结束(地球上2亿年形成的化石燃料,大体只够人类使用300余年),可再生的清洁能源可望撑起未来世界能源供给的半壁江山。 太阳能的利用和研究是21世纪新型能源开发的重点课题之一。太阳能电池能够吸收光的能量,并将所吸收的光子能量转换为电能。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、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。太阳能是一种清洁、“绿色”能源。因此,世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。 一、实验目的 1、学习掌握硅光电池的工作原理。 2、学习掌握硅光电池的基本特性及其测试方法。 3、了解硅光电池的基本应用。 二、实验仪器 1.光功率计 2.测试仪 3.光源 4.光电二极管(用专用连接线与光功率计相连接) 5.样品架(用于放置光电二极管传感器,以及待测太阳能电池样品,含遮光罩) 6. 导轨 7.单晶硅样品 7.多晶硅样品 图1 太阳能电池特性测试仪

1、太阳能电池:单晶硅和多晶硅各1块:60×60mm 2,有效面积50×45mm 2 ,开路电压不低于4V ,闭路电流不小于15mA ;2、光功率计:三位半数显,量程200uw 、2mw 和20mW 三档,数字按键档位切换;光功率计传感器采用高灵敏度光电二极管;3、精密电阻负载:0~99999.9Ω;4、测试仪:电压表:2.000V 和20.00V 两档;电流表:2.000mA 和200.0mA 两档;0-5V 可调直流电源,带限流输出功能;5、光源功率:100W ;6、导轨:长75cm ; 三、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,在没有光照时其正向偏压U 与通过电流I 的关系式为: )1(-=U o e I I β (1) (1)式中,I为通过二极管的电流,o I 和β是常数,o I 为反向饱和电流。 由半导体理论,二极管主要是由能隙为E C -E V 的半导体构成,如图2所示。E C 为半导体电带,E V 为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时,光子会被半导体吸收,产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的 假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源(光照产生光电流的电流源)、一个理想二极管、一个并联电阻R Sh 与一个电阻R S 所组成,如图3所示。 图3中,I Ph 为太阳能电池在光照时该等效电源输出电流,I d 为光照时,通过太阳能电池内部二极管的电流。由基尔霍夫定律得: 0)(=---+sh d ph s R I I I U IR (2) (2)式中,I 为太阳能电池的输出电流,U 为输出电压。由(1)式可得, d sh ph sh s I R U I R R I --=+ )1( (3)

太阳能电池特性的测量实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除太阳能电池特性的测量实验报告 篇一:太阳能电池特性测量实验 本科学生实验报告 学号姓名 学院物电学院专业、班级12级光电子班 实验课程名称太阳能电池特性测量实验教师及职称 开课学期学期填报时间日 云南师范大学教务处编印 一、实验设计方案 篇二: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,则在p区、n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对.那些在结附近n区中产生的少数载流子由于存在浓度梯度而要扩散.只要少数载流子离pn结的距离小于它的扩散长度,总有一定几率扩散到结界面处.在p区与n区交界面的两侧即结区,存在一空间电荷区,也称为耗尽区.在耗尽区中,正负电荷间形成一电场,电场方向由n区指向p区,这个电场称为内建电

太阳能电池基本特性测定实验

太阳能电池基本特性测定实验 目对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。太阳能是一种新能源, 一是利利用太阳能发电目前有两种方法,前,太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。太阳能的利用和太阳能电池的特性研究二是太阳能电池。用热能产生蒸气驱动发电机发电,为此,许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。是21 世纪的热门课题,介绍太阳能电池的电学性质我们尝试在普通物理实验中开设了太阳能电池的特性研究实验,联系科并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的普通物理实验,和光学性质,技开发实际,有一定的新颖性和实用价值,能激发学生的学习兴趣。 】实验目的【无光照时,测量太阳能电池的伏安特性曲线1. IPU FF、开路电压及填充因子、最大输出功率2. 测量太阳能电池的短路电流SCaxmOC IJJU的关系,求出它与相对光强3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压SC0OC们的近似函数关系。【实验仪器】 光具座、滑块、白炽灯、太阳能电池、光功率计、遮光罩、电压表、电流表、电阻箱

】【实验原理, 在没有光照时太阳能电池能够吸收光的能量,并将所吸收的光子的能量转化为电能。UI的关系为可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压与通过的电流qU???? 1?I?Ie nKT (1) ??0??In qK,1。是二极管的反向饱和电流,是玻尔兹曼常量是理想二极管参数,理论值为其中0q T为热力学温度。(可令)为电子的电荷量,??nKT EEE?由半导体理论知,二极管主要是由如图所示的能隙为的半导体所构成。CVC E当入射光子能量大于能隙时,光子被半导体所吸为半导体价电带。为半导体导电带,V空穴对受到二极管内电场的影响而产生光生电动势,这一电子-收,并产生电子-空穴对。 现象称为光伏效应。 光电流示意图 IPU, 和外太阳能电池的基本技术参数除短路电流和开路电压还有最大输出功率 SCaxOCm P IUFFFF。最大输出功率也就是定义为的最大值。填充因子填充因子axm P?FF max (2) UI OCSC FFFF,说明太阳能电池对光的利用值越大是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。率越高。 】【实验内容及步骤U?I特性(直流偏压从1.在没有光源(全黑)的条件下,测量太阳能电池正向偏压时的V00?3.))设计测量电路图,并连接。(1 1 图q I UI?I?U的值。和曲线并求出常数关系数据,利用测得的正向偏压时(2)画出??0nKT 注意此时光源到太阳能电池距在不加偏压时,用白色光照射,测量太阳能电池一些特性。2.cm20

太阳能电池的特性测量

实验目的 1. 测量不同照度下太阳能电池的伏安特性、开路电压U 0和短路电流I s 。 2. 在不同照度下,测定太阳能电池的输出功率P 和负载电阻R 的函数关系。 3. 确定太阳能电池的最大输出功率P max 以及相应的负载电阻R max 和填充因数。 原理 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E g ,则在p 区、n 区和结区光子被吸收会产生电子-空穴对(如图1)。那些在 pn 结附近n 区中产生的少数载流子由于浓度梯度而要扩散。只要少数载流子离pn 结的距离小于它的扩散长度,总有一定几率扩散到结界面处。在p 区与n 区交界面的两侧即结区,存在一空间电流区,也称为耗尽区。在耗尽区中,正负电荷间形成一电场,电场方向由n 区指向p 区,这个电场称为内建电场。只有p 区的光生电子和n 区的光生空穴和结区的电子空穴对(少子)扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。光生电子被拉向n 区,光生空穴被拉向p 区,即电子空穴对被内建电场分离。这导致在n 区边界附近有光生电子积累,在p 区边界附近有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡pn 结的内建电场方向相反的光生电场,其方向由p 区指向n 区。这一现象称为光伏效应(Photovoltaic effect )。 图1 太阳能电池的工作原理 太阳能电池的工作原理是基于光伏效应的。当光照射太阳电池时,将产生一个由n 区到p 区的光生电流I s 。同时,由于pn 结二极管的特性,存在正向二级管电流I D ,此电流方向从p 区到n 区,与光生电流相反。因此,实际获得的电流I 为两个电流之差: )()(D S U I ΦI I -= (1) 如果连接一个负载电阻R ,电流I 可以被认为是两个电流之差,即取决于辐照度Φ的 负方向电流I s ,以及取决于端电压U 的正方向电流I D 。 由此可以得到太阳能电池伏安特性的典型曲线(见图2)。在负载电阻小的情况下,太阳能电池可以看成一个恒流源,因为正向电流I D 可以被忽略。在负载电阻大的情况下,太阳能电池相当于一个恒压源,因为如果电压变化略有下降那么电流I D (U )迅速增加。

太阳能电池基本特性测定实验

太阳能电池基本特性测定实验 太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染。 太阳能电池根据所用材料的不同,可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类,其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。 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。 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23%,规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于单晶硅成本价格高,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为10%。因此,多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地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,转换效率较高,便于大规模生产,有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应,稳定性不高,直接影响了它的实际应用。 太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题,许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。我们开设此太阳能电池的特性研究实验,通过实验了解太阳能电池的电学性质和光学性质,并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的物理实验,联系科技开发实际,有一定的新颖性和实用价值。 【实验目的】 1. 无光照时,测量太阳能电池的伏安特性曲线; 2. 有光照时,测量电池在不同负载电阻下,I 对U 变化关系,画出U I 曲线图;并测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 、最大输出功率max P 及填充因子FF ; 3. 测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 与光照度L 的关系,求出它们的近似函数关系。 【实验仪器】 白炽灯源、太阳能电池板、光照度计、电压表、电流表、滑线变阻器、稳压电源、单刀开关 连接导线若干

太阳能电池特性测量

太阳能电池特性实验仪 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。本世纪初进行的世界能源储量调查显示,全球剩余煤炭只能维持约216年,石油只能维持45年,天然气只能维持61年,用于核发电的铀也只能维持71年。另一方面,煤炭、石油等矿物能源的使用,产生大量的CO 2、SO 2等温室气体,造成全球变暖,冰川融化,海平面升高,暴风雨和酸雨等自然灾害频繁发生,给人类带来无穷的烦恼。根据计算,现在全球每年排放的CO 2已经超过500亿吨。我国能源消费以煤为主,CO 2的排放量占世界的15%,仅次于美国,所以减少排放CO 2、SO 2广义地说,太阳光的辐射能、水能、风能、生物质能、潮汐能都属于太阳能,它们随着太阳和地球的活动,周而复始地循环,几十亿年内不会枯竭,因此我们把它们称为可再生能源。太阳的光辐射可以说是取之不尽、用之不竭的能源。太阳与地球的平均距离为1亿5千万公里。 在地球大气圈外,太阳辐射的功率密度为1.353kW /m 等温室气体,已经成为刻不容缓的大事。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。 2 ,称为太阳常数。到达地球表面时,部分太阳光被大气层吸收,光辐射的强度降低。在地球海平面上,正午垂直入射时,太阳辐射 的功率密度约为1kW /m 2 太阳能发电有两种方式。光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电,一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成蒸气,再驱动汽轮机发电,太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高。光—电直接转换方式是利用光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能,光—电转换的基本装置就是太阳能电池。 ,通常被作为测试太阳电池性能的标准光辐射强度。太阳光辐射的能量非常巨大,从太阳到地球的总辐射功率比目前全世界的平均消费电力还要大数十万倍。每年到达地球的辐射能相当于49000亿吨标准煤的燃烧能。太阳能不但数量巨大,用之不竭,而且是不会产生环境污染的绿色能源,所以大力推广太阳能的应用是世界性的趋势。 与传统发电方式相比,太阳能发电目前成本较高,所以通常用于远离传统电源的偏远地区,2002年,国家有关部委启动了“西部省区无电乡通电计划”,通过太阳能和小型风力发电解决西部七省区无电乡的用电问题。随着研究工作的深入与生产规模的扩大,太阳能发电的成本下降很快,而资源枯竭与环境保护导致传统电源成本上升。太阳能发电有望在不久的将来在价格上可以与传统电源竞争,太阳能应用具有光明的前景。 根据所用材料的不同,太阳能电池可分为硅太阳能电池,化合物太阳能电池,聚合物太阳能电池,有机太阳能电池等。其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。 本实验研究单晶硅,多晶硅,非晶硅3种太阳能电池的特性。 实验内容 1. 太阳能电池的暗伏安特性测量 2. 测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系 3. 测量太阳能电池的短路电流和光强之间的关系 4. 太阳能电池的输出特性测量

太阳能特性测量实验

太阳能电池得特性测量 一、课堂笔记得预习 二、实验内容 (1)调整仪器: 图1 实验仪器 ①连接电流表,使电流表与电池、可变电阻串联,调节量程为直流200 mA、 ②连接电压表使之与电池并联,调节量程为直流3 V、 ③连接卤素灯与稳压源,使电池充分接受卤素灯照射。 (2)测量: ①接通电路,将可变电阻器阻值调为最小以实现短路,并调节卤素灯电源输出功率,使得短路电流在45 mA、 ②逐步改变负载电阻值降低电流,分别读取电流值、电压值,记入表格。 ③断开电路,测量并记录开路电压。 ④调节卤素灯电源输出功率分别使短路电流为35 mA, 25 mA, 15 mA, 并重复上述测量与数据记录。 ⑤在不同照度下,测量太阳能电池输出功率P与负载电阻R得函数关系。

三、数据记录

四、数据处理与结果分析 根据以上测量数据,可以得到以下数据。 :同一短路电流下测得得最大功率所对应得变阻器阻值。 :内阻阻值。 :同一短路电流下测得得最大功率。 :填充因子,用于表征光电转换效率,越接近1,光电转换效率越高。 其中: 由以上叙述与公式可以得到以下表格。 表2 由原始数据导出得数据 短路 电流 Is/mA Rmax/Ω Ri/Ω Rmax/Ri Pmax/mW (Uo*Is)/mW F=Pmax/(Uo*Is) F 平均值 45 40、0 45、6 0、878 72、25 92、25 0、783 0、791 35 49、6 58、0 0、854 55、61 71、05 0、783 25 68、5 78、8 0、869 38、79 49、25 0、788 15 108、9 127、3 0、855 23、21 28、65 0、810

太阳能电池基本特性实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除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

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,则在p区、n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对.那些在结附近n区中产生的少数载流子由于存在浓度梯度而要扩散.只要少数载流子离pn结的距离小于它的扩散长度,总有一定几率扩散到结界面处.在p区与n区交界面的两侧即结区,存在一空间电荷区,也称为耗尽区.在耗尽区中,正负电荷间形成一电场,电场方向由n区指向p区,这个电场称为内建电场.这些扩散到结界面处的少数载流子(空穴)在内建电场的作用下被拉向p区.同样,如果在结附近p区中产生的少数载流子(电子)扩散到结界面处,也会被内建电场迅速被拉向n区.结区内产生的电子–空穴对在内建电场的作用下分别移向n区和p区. 如果外电路处于开 路状态,那么这些光生电子和空穴积累在pn结附近,使p区获得附加正电荷,n区获得附加负电荷,这样在pn结

太阳能电池基本特性测定实验

太阳能电池基本特性测定实验 太阳能电池就是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,就是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池就是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性与灵活性三大优点、太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染。 太阳能电池根据所用材料的不同,可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类,其中硅太阳能电池就是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。 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与非晶硅薄膜太阳能电池三种。 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23%,规模生产时的效率为15%。在大规模应用与工业生产中仍占据主导地位,但由于单晶硅成本价格高,大幅度降低其成本很困难,为了节省硅材料,发展了多晶硅薄膜与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为10%。因此,多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地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,转换效率较高,便于大规模生产,有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应,稳定性不高,直接影响了它的实际应用。 太阳能的利用与太阳能电池的特性研究就是21 世纪的热门课题,许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。我们开设此太阳能电池的特性研究实验,通过实验了解太阳能电池的电学性质与光学性质,并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的物理实验,联系科技开发实际,有一定的新颖性与实用价值。 【实验目的】 1、 无光照时,测量太阳能电池的伏安特性曲线; 2、 有光照时,测量电池在不同负载电阻下,I 对U 变化关系,画出U I -曲线图;并测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 、最大输出功率m ax P 及填充因子FF ; 3、 测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 与光照度L 的关系,求出它们的近似函数关系。 【实验仪器】 白炽灯源、太阳能电池板、光照度计、电压表、电流表、滑线变阻器、稳压电源、单刀开关 连接导线若干 【实验原理】 太阳光照在半导体p-n 结上,形成新的空穴-电子对,在p-n 结电场的作用下,空穴由n 区流向p 区,电子由p 区流向n 区,接通电路后就形成电流。这就就是光伏效应太阳能电池的工作原理。 在没有光照时, 可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压U 与通过的电流I 的关系为 ? ?? ? ??-=10nKT qU e I I (1) 其中0I 就是二极管的反向饱与电流,n 就是理想二极管参数,理论值为1。K 就是玻尔兹曼常量,q 为电子的电荷量,T 为热力学温度。(可令nKT q =β )

太阳能电池基本特性的测量(讲义)

太阳能电池基本特性的测量 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,已大量用于民用领域:如太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。太阳能是一种清洁、“绿色”能源,因此,世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。本实验的目的主要是探讨太阳能电池的基本特性,太阳能电池能够吸收光的能量,并将所吸收的光子能量转换为电能。 【实验目的】 1. 在没有光照时,太阳能电池主要结构为一个二极管,测量该二极管在正向偏压时的伏 安特性曲线,并求得电压和电流关系的经验公式。 2. 测量太阳能电池在光照时的输出伏安特性,作出伏安特性曲线图,从图中求得它的短 路电流(SC I )、开路电压(OC U )、最大输出功率m P 及填充因子FF , )]U I /(P FF [OC SC m ?=。填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。 3. 测量太阳能电池的光照特性:测量短路电流SC I 和相对光强度0J /J 之间关系,画出SC I 与相对光强0J /J 之间的关系图;测量开路电压OC U 和相对光强度0J /J 之间的关系,画出OC U 与相对光强0J /J 之间的关系图。 【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,在没有光照时其正向偏压U 与通过电流I 的关系式为: )1e (I I U o -?=β (1) (1)式中,o I 和β是常数。 由半导体理论,二极管主要是由能隙为V C E E -的半导体构成,如图1所示。C E 为

半导体导电带,V E 为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时,光子会被半导体吸收,产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响而产生光电流。 假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源(光照产生光电流的电流源)、一个理想二极管、一个并联电阻sh R 与一个电阻s R 所组成,如图2所示。 图2中,ph I 为太阳能电池在光照时的等效电源输出电流,d I 为光照时通过太阳能电池内部二极管的电流。由基尔霍夫定律得: 0R )I I I (U IR sh d ph s =---+ (2) (2)式中,I 为太阳能电池的输出电流,U 为输出电压。由(1)式可得, d sh ph sh s I R U I )R R 1(I --=+ (3) 假定∞=sh R 和0R s =,太阳能电池可简化为图3所示电路。 这里,)1e (I I I I I U 0ph d ph --=-=β。 在短路时,0U =,sc ph I I =; 而在开路时,0I =,0)1e (I I oc U 0sc =--β; ∴]1I I ln[1U 0 sc OC +β = (4) (4)式即为在∞=Sh R 和0R S =的情况下,太阳能电池的开路电压OC U 和短路电流

太阳能电池基本特性测定实验

太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染。 太阳能电池根据所用材料的不同,可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类,其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。 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。 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23%,规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于单晶硅成本价格高,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为10%。因此,多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地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,转换效率较高,便于大规模生产,有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应,稳定性不高,直接影响了它的实际应用。 太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题,许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。我们开设此太阳能电池的特性研究实验,通过实验了解太阳能电池的电学性质和光学性质,并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的物理实验,联系科技开发实际,有一定的新颖性和实用价值。 【实验目的】 1. 无光照时,测量太阳能电池的伏安特性曲线; 2. 有光照时,测量电池在不同负载电阻下,I 对U 变化关系,画出U I 曲线图;并测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 、最大输出功率m ax P 及填充因子FF ; 3. 测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 与光照度L 的关系,求出它们的近似函数关系。 【实验仪器】 白炽灯源、太阳能电池板、光照度计、电压表、电流表、滑线变阻器、稳压电源、单刀开关 连接导线若干

太阳能电池特性测试实验报告

太阳电池特性测试实验 太阳能是人类一种最重要可再生能源,地球上几乎所有能源如: 生物质能、风能、水能等都来自太阳能。利用太阳能发电方式有两种:一种是光—热—电转换方式,另一种是光—电直接转换方式。其中,光—电直接转换方式是利用半导体器件的光伏效应进行光电转换的,称为太阳能光伏技术,而光—电转换的基本装置就是太阳电池。 太阳电池根据所用材料的不同可分为:硅太阳电池、多元化合物薄膜太阳电池、聚合物多层修饰电极型太阳电池、纳米晶太阳电池、有机太阳电池。其中,硅太阳电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。硅太阳电池又分为单晶硅太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池和非晶硅薄膜太阳电池三种。单晶硅太阳电池转换效率最高,技术也最为成熟,在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但单晶硅成本价格高。多晶硅薄膜太阳电池与单晶硅比较,成本低廉,而效率高于非晶硅薄膜电池。非晶硅薄膜太阳电池成本低,重量轻,转换效率较高,便于大规模生产,有极大的潜力,但稳定性不高,直接影响了实际应用。 太阳电池的应用很广,已从军事、航天领域进入了工业、商业、农业、 通信、家电以及公用设施等部门,尤其是在分散的边远地区、高山、沙漠、海岛和农村等得到广泛使用。目前,中国已成为全球主要的太阳电池生产国,主要分布在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区,已经形成了各具特色的太阳能产业集群。 一、 实验目的 1. 熟悉太阳电池的工作原理; 2. 太阳电池光电特性测量。 二、 实验原理 (1) 太阳电池板结构 以硅太阳电池为例:结构示意图如图1。硅太阳电池是以硅半导体材料制成的大面积PN 结经串联、并联构成,在N 型材料层面上制作金属栅线为面接触电极,背面也制作金属膜作为接触电极,这样就形成了太阳电池板。为了减小光的反射损失,一般在表面覆盖一层减反射膜。 (2) 光伏效应 当光照射到半导体PN 结上时,半导体PN 结吸 收光能后,两端产生电动势,这种现象称为光生伏特效应。由于P-N 结耗尽区存在着较强的 图1 太阳能电池板结构示意图

太阳能电池基本特性测定实验.

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【实验原理】 太阳能电池能够吸收光的能量,并将所吸收的光子的能量转化为电能。在没有光照时, 可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压U 与通过的电流I 的关系为 ??? ? ??-=10nKT qU e I I (1) 其中0I 是二极管的反向饱和电流,n 是理想二极管参数,理论值为1。K 是玻尔兹曼常量,q 为电子的电荷量,T 为热力学温度。(可令nKT q =β ) 由半导体理论知,二极管主要是由如图所示的能隙为V C E E -的半导体所构成。C E 为半导体导电带,V E 为半导体价电带。 当入射光子能量大于能隙时,光子被半导体所吸收,并产生电子-空穴对。 电子-空穴对受到二极管内电场的影响而产生光生电动势,这一现象称为光伏效应。 光电流示意图 太阳能电池的基本技术参数除短路电流SC I 和开路电压OC U 外, 还有最大输出功率max P 和填充因子FF 。最大输出功率max P 也就是IU 的最大值。填充因子FF 定义为 OC SC U I P FF max = (2) FF 是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。FF 值越大,说明太阳能电池对光的利用 率越高。

太阳能电池特性及应用实验仪实验指导说明书全解

太阳能电池应用实验仪实验指导及操作说明书

太阳能电池应用实验仪 电池行业是21世纪的朝阳行业,发展前景十分广阔。在电池行业中,最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能电池,太阳能电池的研究与开发越来越受到世界各国的广泛重视。照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年的能量消费。可以说,太阳能是真正取之不尽,用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为最理想的能源。从太阳能获得电力,需通过太阳能电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:①无枯竭危险;②绝对干净;③不受资源分布地域的限制;④可在用电处就近发电;⑤能源质量高;⑥获取能源花费的时间短。要使太阳能发电真正达到实用水平,一是要提高太阳能光电变换效率并降低成本;二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。 太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响,但可以分散地进行,所以它适合于各家各户分散进行发电,而且要联接到供电网络上。应用举例:1.光伏并网发电。其应用范围十分广阔,覆盖着从几瓦、几十瓦的小型便携式电源直到几兆瓦的并网发电系统,同时在太阳能照明以及通信系统、水文观测系统、气象和地震台站等中得到了广泛的应用。2.太阳能路灯3. 太阳能电话。巴黎伏德瓦特公司制作的太阳能收费公用电话,耗电量极低,只要在阳光下充电几小时,便足够使用10多天。4. 太阳能冰箱。印度研制出一种仓库用的大型太阳能冰箱,上部装的抛物线镜面将阳光集中在半导体网孔上,把光转换成电流,箱内温度保持在-2℃,可冷藏500公斤食品,每天还可制出25公斤冰来。5. 太阳能空调器。日本夏普电器公司制造的这种空调装置,当天气晴朗时,全部动力都由阳光供给,多云或阴天时才使用一般电源。期间的转换由控制系统自动完成,用它可使一间18平方米的居室室温保持在20℃左右,并较一般空调器节约电费60%以上。6. 太阳能电视机。芬兰研制的太阳能电视机只要白天把半导体硅光电池转换器放在有阳光的窗台上,晚上不需电源便可观看电视。转换器贮存的电能,可供工作电压为12伏的电视机使用3至4小时。7. 太阳能照相机。日本制作的世界上第一架太阳能照相机,重量仅有475克,机内装有先进的太阳能电池系统,其蓄电池可连续使用4年。 实验目的 1、在熟悉太阳能电池基本特性的基础上,学习并掌握太阳能电池的应用原理。 2、了解并掌握太阳能发电系统的组成及工程应用方法。 实验内容 1、太阳能电池板输出伏安特性测试。 2、太阳能电池带载应用实验。 3、太阳能电池充电储能应用实验。 4、太阳能电池实时输出应用实验。 5、太阳能电池电网应用实验。 实验仪器 实验装置如下图1所示:有3部分组成:光源、实验仪和测试仪组成。

太阳能电池特性测量

4.13 太阳能电池特性测量 太阳能的利用和太阳能电池特性的研究是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、太阳能路灯、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。太阳能是一种清洁、“绿色”能源,因此,世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。本实验的目的主要是探讨太阳能电池的基本特性和光电转换效率。 实验目的 1.在没有光照时,太阳能电池主要结构为一个二极管,测量该二极管在正向偏压时的伏安特性曲线,并求得电压和电流关系的经验公式。 2.测量太阳能电池在光照时的输出伏安特性,测量短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子。 3.测量太阳能电池的光照特性:短路电流、开路电压与相对光强度之间的关系 仪器用具 THQTN-1型太阳能电池特性测试仪(太阳能电池板、光功率计探头、直流电压表、直流电流表、直流稳压电源、负载电阻、入射光强指示、白炽灯、导轨等) 实验原理 一.太阳能电池板结构 以硅太阳能电池为例,结构示意如图(4.13-1)。硅太阳能电池是以硅半导体材料制成的大面积PN 结经串联、并联构成。在N 型材料层面上制作金属栅线为面接触电极,这样就形成了太阳能电池板。为了减少光电池表面的反射损失,一般在表面覆盖一 层减反射膜。 二.太阳能电池的基本特性 用光照射到半导体PN 结上时,半导体PN 结吸收光能后,两端产生电动势,这种现象称为光生伏特效应。由于P-N 结耗尽区存在着较强的内建静电场,因而产生在耗尽区中的电子和空穴,在内建静电场的作用下,各自向相反方向运动,离开耗尽区,结果使P 区电势升高,N 区电势降低,P-N 结两端形成光生电动势,这就是P-N 结的光生伏特效应。 1.无光照时,太阳能电池正向U I 特性 太阳能电池工作原理基于光伏效应。当光照射到太阳能电池板时,太阳能电池能够吸 太阳光 电极 N P 型射膜 图4.13-1 太阳能电池板结构示意图

太阳能电池的特性测量

太阳能电池特性测量实验报告 学院能源与环 境工程学 院 班级 学号姓名林晓晨 一、实验目的与实验仪器 实验目的: (1)了解太阳能电池的光伏效应原理,了解单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池的差别;(2)研究在无光照情况下太阳能电池的伏安特性(即暗伏安特性); (3)研究在光照情况下太阳能电池的输出特性。 实验仪器: ZKY-SAC-I 太阳能电池特性实验仪、可变负载、光源、导轨、遮光罩、光强探头、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。 二、实验原理 (要求与提示:限400字以内,实验原理图须用手绘后贴图的方式) 1.太阳能电池光生伏特效应的原理 光生伏特效应是指半导体材料由于受到光照而产生电动势的现象,简称光伏效应。太阳能电池就是利用这种半导体P-N 结受到光照时的光伏效应进行发电的。 需要注意的是,太阳能电池产生光生伏特效应用于发电需要满足两个条件:(1)材料对光具有本征吸收(可以产生内光电效应);(2)在太阳能电池内部可以形成内建电场,能够

迅速分离光生载流子,且能够阻止光生载流子的复合。 2.太阳能电池的特性 当无光照射在太阳能电池时,可以将太阳能电池等效为一个二极管;有光照射在太阳能电池时,则可以将其等效为一个受控电流源,其等效电路如图5.17-2 所示。 图中,I L为光照射到电池吸收层中产生的光生电流,当光照相对比较恒定的时候,光生电流不会随着工作状态改变,可以看做恒流源。 理想的太阳能电池正向电流IF与其压降UF之间满足以下关系式: 三、实验步骤 (要求与提示:限400字以内) 1.太阳能电池的暗伏安特性测量 将电压源调到0V,然后逐渐增大输出电压,每间隔0.3V 记一次电流值,并将数据记录到表中。将电压输入调到0V,并将“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,每间隔1V 记录一次电流值,并将数据记录到表中。绘制三种太阳能电池的伏安特性曲线。 2.开路电压、短路电流与光强关系测量 打开光源开关,并预热 5 分钟。取掉太阳能电池的遮光罩,将光强探头装在太阳能电池板位置,探头输出线连接到太阳能电池特性测试仪的“光强输入”接口上。测试仪设置为“光强测量”。由近及远移动滑动支架,测量距光源一定距离的光强I light,将测量到的光强

太阳能电池的特性测量

太阳能电池的特性测量 实验目的 1. 测量不同照度下太阳能电池的伏安特性、开路电压U 0和短路电流I s 。 2. 在不同照度下,测定太阳能电池的输出功率P 和负载电阻R 的函数关系。 3. 确定太阳能电池的最大输出功率P max 以及相应的负载电阻R max 和填充因数。 原理 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E g ,则在p 区、n 区和结区光子被吸收会产生电子-空穴对(如图1)。那些在 pn 结附近n 区中产生的少数载流子由于浓度梯度而要扩散。只要少数载流子离pn 结的距离小于它的扩散长度,总有一定几率扩散到结界面处。在p 区与n 区交界面的两侧即结区,存在一空间电流区,也称为耗尽区。在耗尽区中,正负电荷间形成一电场,电场方向由n 区指向p 区,这个电场称为内建电场。只有p 区的光生电子和n 区的光生空穴和结区的电子空穴对(少子)扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。光生电子被拉向n 区,光生空穴被拉向p 区,即电子空穴对被内建电场分离。这导致在n 区边界附近有光生电子积累,在p 区边界附近有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡pn 结的内建电场方向相反的光生电场,其方向由p 区指向n 区。这一现象称为光伏效应(Photovoltaic effect )。 图1 太阳能电池的工作原理 太阳能电池的工作原理是基于光伏效应的。当光照射太阳电池时,将产生一个由n 区到p 区的光生电流I s 。同时,由于pn 结二极管的特性,存在正向二级管电流I D ,此电流方向从p 区到n 区,与光生电流相反。因此,实际获得的电流I 为两个电流之差: )()(D S U I ΦI I -= (1) 如果连接一个负载电阻R ,电流I 可以被认为是两个电流之差,即取决于辐照度Φ的负 方向电流I s ,以及取决于端电压U 的正方向电流I D 。 由此可以得到太阳能电池伏安特性的典型曲线(见图2)。在负载电阻小的情况下,太阳能电池可以看成一个恒流源,因为正向电流I D 可以被忽略。在负载电阻大的情况下,太

实验17太阳能电池伏安特性的测量

实验17 太阳能电池伏安特性的测量 太阳能电池也称光伏电池,是将太阳辐射能直接转换为电能的半导体器件。它是太阳能发电系统的心脏。它具有不消耗常规能源、寿命长、维护简单、使用方便、无噪音、无污染等优点。太阳能电池已作为空间探索的基本电源和地面无电、少电地区及某些特殊领域(通信设备,气象台站,航标灯的重要电源。目前,太阳电池已广泛用于收音机、计算机、交通信号等方面。在发达国家太阳能光伏发电已进入城市电网。太阳能光伏发电有望成为21世纪的重要能源,在世界能源构成中占有一定的地位。 实验目的 1.了解太阳能电池的工作原理及基本结构。 2.测量太阳能电池的伏安特性曲线。 实验原理 1.太阳能电池的结构 硅光电池按衬底材料的不同可分为2DR和2CR型。图1为2DR型结构示意图。它是以P型硅为衬底(厚约500μm),在其上 面用扩散法制作一层厚约0.3μm的N型 层,并将它作为受光面。在N型层上制作 金属栅线,作为输出电极,目的是减小光 电池的内阻。在整个背面制作金属膜背电 极。在光敏面上涂一层极薄的二氧化硅透 明膜,它既可以起到防潮,防尘等保护作 用,又可以减小硅光电池表面对入射光的 反射,增强对入射光的吸收。2CR型电池 则是以N型硅为衬底制作的。 2.PN结的内建电场 在P型(或N型)半导体衬底上,用 扩散方法形成一层N型(或P型)层。在P 区(空穴导电)和N区(电子导电)交界 处,由于两边电子和空穴浓度不同,P区 的空穴向N区扩散,N区的电子向P区扩 散。于是,在P区形成负电层,N区形成 正电层,如图2所示。这两个带电层形成 一个内电场,它反过来又阻挡上述扩散, 直到扩散作用与阻挡作用达到一种动态平衡。一般所说PN 结就是指这层阻挡层。 如果在PN结两端外加正向电压(P区接正,N区接负),如图3(a)所示。则外加电 图2载流子扩散形成内电场 (a)(b) 图3 正向偏置电压 图1 硅太阳能电池结构示意图

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