太阳能光伏电池检验测试结果与分析
太阳能光伏电池组件的性能评价与分析
太阳能光伏电池组件的性能评价与分析太阳能光伏电池是目前最广泛应用于太阳能光伏发电的一种技术。
它将太阳能转换成电能，是一种环保、清洁、可再生的能源，具有广泛的应用前景。
提高太阳能光伏电池组件的性能，是推动太阳能光伏发电技术发展和应用的关键。
性能评价标准太阳能光伏电池组件的性能评价标准主要有以下三个方面：1.电性能的评价标准太阳能光伏电池组件的电性能主要包括以下几个方面:峰值功率(P_max)、最大功率点(MPP)、短路电流(I_sc)、开路电压(V_oc)、填充因子(FF)等。
其中，峰值功率是太阳能光伏电池组件在标准测试条件(STC)下的输出电功率，通常以瓦(W)为单位。
最大功率点是太阳能光伏电池组件在某一辐照度和温度条件下能够输出的最大功率点，通常以电压(V)和电流(A)表示。
短路电流是电池在最大功率点下输出的电流，而开路电压是电池在最大功率点下输出的电压。
填充因子是包含电池的所有损耗对输出功率的影响之比。
2.光电性能的评价标准太阳能光伏电池组件的光电性能主要包括以下几个方面:光谱响应、量子效率、漏电流、暗电流等。
光谱响应是指光强度很弱时，太阳能光伏电池的输出电流与光的波长之间的关系。
量子效率是指对于能量等于光子能量的光，太阳能光伏电池的输出电流与此光的入射光强之间的关系。
漏电流是光伏电池在不输出电功率的情况下所流过的电流，它与空载时的电路电流相同。
暗电流是在光伏电池没有光照的情况下的电流，它与光伏电池材料的电子载流子的自发性结合有关。
3.机械性能的评价标准太阳能光伏电池组件的机械性能主要包括以下几个方面:耐压强度、抗风压强度、抗冻融性能、防护等级等。
耐压强度是指太阳能光伏电池组件承受一定的力量和压力后，不会出现破裂和损坏的能力。
抗风压强度是指太阳能光伏电池组件在面对大风时不会破损或倒塌的能力。
抗冻融性能是指太阳能光伏电池组件在面对低温冰冻和高温融化等条件下，不会出现裂缝和损坏的能力。
防护等级是指太阳能光伏电池组件的表面防护是否等级高、防震等级是否好等性能。
太阳能电池特性测试实验报告-资料类
太阳能电池特性测试实验报告－资料类关键信息项：1、实验目的2、实验设备与材料3、实验原理4、实验步骤5、数据记录与处理6、实验结果与分析7、误差分析8、结论与展望1、实验目的11 了解太阳能电池的工作原理和基本特性。
111 掌握太阳能电池的输出特性和效率的测量方法。
112 研究光照强度、负载电阻等因素对太阳能电池性能的影响。
2、实验设备与材料21 太阳能电池板211 光源模拟器212 数字万用表213 可变电阻箱214 数据采集卡及计算机3、实验原理31 太阳能电池的工作原理基于光伏效应，当光照射到半导体材料上时，光子能量被吸收，产生电子空穴对。
在内建电场的作用下，电子和空穴分别向两端移动，形成光生电动势。
311 太阳能电池的输出特性包括短路电流（Isc）、开路电压（Voc）、最大输出功率（Pm）等。
312 太阳能电池的效率（η）定义为输出电功率与入射光功率之比。
4、实验步骤41 连接实验设备，将太阳能电池板与光源模拟器、数字万用表、可变电阻箱等连接好。
411 调节光源模拟器的光照强度，设置不同的光照条件。
412 改变可变电阻箱的电阻值，测量太阳能电池在不同负载电阻下的输出电压（V）和输出电流（I）。
413 记录数据，包括光照强度、负载电阻、输出电压和输出电流等。
5、数据记录与处理51 将测量得到的数据整理成表格形式，包括光照强度、负载电阻、输出电压、输出电流等。
511 计算太阳能电池的短路电流（Isc）、开路电压（Voc）和最大输出功率（Pm）。
512 根据公式计算太阳能电池的效率（η）。
6、实验结果与分析61 绘制太阳能电池的输出特性曲线，包括输出电压输出电流曲线（VI 曲线）和输出功率输出电压曲线（PV 曲线）。
611 分析光照强度对太阳能电池输出特性的影响，随着光照强度的增加，短路电流和开路电压均增大。
612 研究负载电阻对太阳能电池输出功率的影响，存在一个最佳负载电阻，使得输出功率达到最大值。
太阳能光伏电池的性能测试与分析
太阳能光伏电池的性能测试与分析太阳能光伏电池是利用太阳能将光转化为电能的一种设备。
为了确保电池能够正常工作，必须进行性能测试和分析。
本文将探讨太阳能光伏电池的性能测试和分析方法，以及最近光伏电池技术的发展。
一、太阳能光伏电池的性能测试太阳能光伏电池的性能测试主要包括以下几个方面：电池有效面积、开路电压、短路电流、填充因子、光强度及电池效率等。
其中，电池有效面积是指电池实际接收光照的面积，可以通过手工或者机器进行测量。
开路电压是指在没有负载的情况下电池输出的电压。
短路电流是指在电池短路的情况下，电池输出的最大电流。
填充因子是功率输出最大时电池电压和电流之比。
光强度测试是指在不同强度的光照下，电池的输出电流和电压值。
电池效率是指光伏电池对光能的转化效率，通常使用标准测试条件下的电池效率进行比较分析。
二、太阳能光伏电池的性能分析在太阳能光伏电池的性能分析中，需要分别从开路电压、短路电流、填充因子和效率等角度进行分析。
首先，分析开路电压。
太阳能光伏电池的开路电压与光照强度有关，正比于光照强度的自然对数。
因此，当光照强度增加时，电池的开路电压也会相应增加。
其次，分析短路电流。
电池的短路电流是受到介质、电池尺寸、灯光强度、材料种类以及工艺等多种因素的影响。
较大的污染物和障碍会显著降低电池的短路电流，从而影响电池的工作效率。
再次，分析填充因子。
填充因子是太阳能光伏电池性能的重要指标，它直接反应了电池的转换效率和性能。
因此，通过降低电池的填充因子可以有效提高电池的效率。
最后，分析电池效率。
电池效率是评估太阳能光伏电池性能的重要参数。
目前比较常用的测量电池效率方法是使用标准测试条件下的效率指标进行比较。
该方法中，标准测试条件是指电池工作条件基本相同且固定不变的试验条件。
三、太阳能光伏电池技术的发展太阳能光伏电池的技术发展目前趋向于提高光电转换效率、提高光衰减以及降低制造成本等方面。
目前，太阳能光伏电池的主要技术包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、有机太阳能电池以及钙钛矿太阳能电池等。
太阳能电池效率测试报告
太阳能电池效率测试报告摘要本报告通过对太阳能电池的效率进行测试和评估，旨在为确定电池的性能提供准确的数据支持。
测试过程包括测量太阳能电池的开路电压、最大功率点、短路电流和填充因子，以及计算出太阳能电池的转化效率。
通过详细分析测试结果，可以评估太阳能电池的效率，并为进一步的技术改进提供指导。
1. 引言太阳能电池作为一种可再生能源的重要组成部分，具有清洁、环保、可再生的特点，越来越受到人们的关注。
然而，为了提高太阳能电池的利用效率，准确测试电池的效率不可或缺。
本测试旨在评估太阳能电池的性能，并为太阳能电池的设计和应用提供参考。
2. 实验装置与方法2.1 实验装置本次测试使用的实验装置包括：- 太阳能模拟器：用于模拟太阳辐射，提供恒定的光照条件。
- 太阳能电池测试系统：用于测量太阳能电池的参数，包括开路电压、最大功率点、短路电流和填充因子等。
2.2 实验方法1) 准备测试样品：选取合适的太阳能电池样品作为测试对象。
2) 设置光照条件：使用太阳能模拟器提供恒定的光照条件，在不同光照强度下进行测试。
3) 测量开路电压（Voc）：记录太阳能电池在不接负载时的电压。
4) 测量最大功率点（Pmax）：通过改变电阻负载来找到太阳能电池的最大功率点，并记录相应的电压和电流数值。
5) 测量短路电流（Isc）：记录太阳能电池在短路状态下的电流数值。
6) 计算填充因子（FF）：根据所得到的最大功率点、开路电压和短路电流数值计算填充因子。
7) 计算转化效率（η）：根据所得到的最大功率点和光照强度计算太阳能电池的转化效率。
3. 测试结果与分析通过对多个太阳能电池样品的测试，得到了以下结果和分析。
3.1 开路电压（Voc）在不同光照强度下，太阳能电池的开路电压如下表所示：（表格内容省略）由表中数据可知，太阳能电池的开路电压随着光照强度的增加而增加。
这是因为光照强度越强，太阳能电池吸收光能转化为电能的效率越高，从而导致开路电压的增加。
太阳能光伏电池的性能测试与评价
太阳能光伏电池的性能测试与评价随着环保意识的不断提高，太阳能光伏电池作为一种新的清洁能源得到越来越多的关注。
在太阳能光伏电池的制造过程中，性能测试与评价是非常关键的一环，本文将对这一过程进行详细探讨。
一、性能测试与评价的含义太阳能光伏电池的性能测试与评价是指对太阳能光伏电池进行一系列测试，以验证其性能是否达到预期。
这一过程包括对太阳能光伏电池的输出电流、输出电压、输出功率等关键参数进行测试，并通过这些测试结果来评价太阳能光伏电池的性能。
二、性能测试与评价的重要性太阳能光伏电池是一种绝对的专业领域，需要考虑很多因素才能保证其性能稳定。
在生产过程中，不同的太阳能光伏电池制造商往往有不同的生产流程和技术方法，这也会影响到太阳能光伏电池的性能表现。
因此，通过性能测试与评价可以帮助消费者了解太阳能光伏电池的性能表现，从而为消费者选择性能稳定的太阳能光伏电池提供依据。
三、性能测试与评价的方法在太阳能光伏电池的性能测试与评价中，有多种方法可以用于测试太阳能光伏电池的输出功率、转换效率、短路电流等指标，其中最常用的方法为IV曲线测试法。
IV曲线测试法需要使用IV测试仪进行测试，这种测试方法可以同时测量太阳能光伏电池的电流、电压、其他参数，并绘制出太阳能光伏电池的IV曲线。
通过这个曲线可以看到太阳能光伏电池的额定输出电流、额定输出功率等重要参数，进而评价太阳能光伏电池的性能。
除此之外，还可以通过短路电流测量法、开路电压测量法、最大功率点追踪法等方法进行性能测试与评价。
四、性能测试与评价的标准性能测试与评价的标准是评价太阳能光伏电池性能的重要指标。
当前，国内外都有相应的太阳能光伏电池性能测试和评价标准。
其中，国内使用的标准包括GB/T 9535-2017《太阳能光伏电池组制造质量检验规范》、GB/T 9527-2018《多晶硅太阳能光伏电池组制造质量检验规范》、GB/T 25724-2010《太阳能电池板质量要求及测试方法》等，而国际上使用的标准包括IEC 61215、IEC 61646、UL 1703等。
太阳能光伏电池测试及分析
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y近代光学创新实验实验名称：太阳能光伏电池测试与分析院系：专业：姓名：学号：指导教师：实验时间：哈尔滨工业大学一、实验目的1、了解pn结基本结构和工作原理；2、了解太阳能电池的基本结构，理解工作原理；3、掌握pn结的IV特性及IV特性对温度的依赖关系；4、掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法，理解光源强度、波长、环境温度等因素对太阳能电池特性的影响；5、通过分析PN结、太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法，分析实验数据与理论结果间存在差异的原因。
二、实验原理1、光生伏特效应半导体材料是一类特殊的材料，从宏观电学性质上说它们导电能力在导体和绝缘体之间，导电能力随外界环境（如温度、光照等）发生剧烈的变化。
半导体材料具有负的带电阻温度系数。
从材料结构特点说，这类材料具有半满导带、价带和半满带隙，温度、光照等因素可以使价带电子跃迁到导带，改变材料的电学性质。
通常情况下，都需要对半导体材料进行必要的掺杂处理，调整它们的电学特性，以便制作出性能更稳定、灵敏度更高、功耗更低的电子器件。
基于半导体材料电子器件的核心结构通常是pn结，pn结简单说就是p型半导体和n型半导体的基础区域，太阳能电池本质上就是pn结。
常见的太阳能电池从结构上说是一种浅结深、大面积的pn结，如图1所示，它的工作原理的核心是光生伏特效应。
光生伏特效应是半导体材料的一种通性。
当光照射到一块非均匀半导体上时，由于内建电场的作用，在半导体材料内部会产生电动势。
如果构成适当的回路就会产生电流。
这种电流叫做光生电流，这种内建电场引起的光电效应就是光生伏特效应。
非均匀半导体就是指材料内部杂质分布不均匀的半导体。
pn结是典型的一个例子。
N型半导体材料和p型半导体材料接触形成pn结。
pn结根据制备方法、杂质在体内分布特征等有不同的分类。
太阳能光伏电池材料性能测试及其分析
太阳能光伏电池材料性能测试及其分析随着能源需求的不断增长和环境保护意识的逐渐提高，太阳能光伏发电成为未来重要的能源发展方向。
然而，在太阳能光伏领域中，光伏电池是最为核心的材料，光伏电池的材料性能测试和分析是太阳能光伏发展的重要环节。
本文将介绍太阳能光伏电池材料性能测试及其分析。
一、太阳能光伏电池的类型太阳能光伏电池根据材料种类可以分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等几类。
每种类型的太阳能电池有其自身的特点和优缺点。
二、太阳能光伏电池材料性能测试太阳能光伏电池的性能受到电极、光吸收层、电荷选择层等材料的影响，其中光吸收层是光伏电池的核心材料。
太阳能光伏电池材料性能测试主要包括光电转换效率、电流-电压特性、光吸收率和光电子谱等测试。
1.光电转换效率光电转换效率是太阳能光伏电池的重要性能指标，表示单位时间内光能转换为电能的能力。
光电转换效率的测试需要在标准光照条件下测量光照强度和电流密度，根据公式计算得出。
目前国际标准光照条件是1000瓦每平方米的光照强度和25℃的温度。
2.电流-电压特性电流-电压特性是评价太阳能光伏电池性能的基本方法，是太阳能光伏电池性能的重要检测指标。
电流-电压特性曲线的形状可以反映出太阳能光伏电池的响应速度和E-K关系。
通过对太阳能光伏电池在不同电压下的电流和功率进行测试，可以得到太阳能光伏电池的电流-电压特性曲线。
3.光吸收率光吸收率是光伏电池光吸收层对光的吸收能力的量化参数。
太阳能光伏电池材料的吸收率越高，则光子被吸收的概率就越大，从而提高了太阳能光伏电池的光电转换效率。
光吸收率的测试可以通过分光光度计和场发射扫描电镜等测试仪器进行。
4.光电子谱光电子谱是研究材料电子能带结构的重要工具，通过测量材料的光电子能谱来研究材料的电子能带结构、能级分布、带隙大小等结构性质。
太阳能光伏电池的光电子谱信息可以帮助科学家更好地理解光伏材料的结构特点和性能。
太阳能光伏电池组件性能测试及相关参数分析
太阳能光伏电池组件性能测试及相关参数分析近年来，光伏电池组件技术在全球迅速发展，太阳能光伏电池组件的市场需求也逐步增加。
然而，光伏电池组件的性能在实际使用中是非常重要的，因此需要进行科学的测试和分析来评估其性能和可靠性。
一、太阳能光伏电池组件性能测试1.电性能测试太阳能光伏电池组件的电性能测试是评估其性能的关键。
其主要测试项目包括：（1）标称最大功率点（Maximum Power Point，MPP）太阳能光伏电池组件的MPP是其工作点，即在该点时，其输出功率为最大。
测定MPP是光伏电池组件电性能测试中最重要的部分。
（2）开路电压（Open Circuit Voltage，OCV）在没有任何负载情况下，太阳能光伏电池组件的输出电压即为OCV。
（3）短路电流（Short Circuit Current，SCC）在电路中设有负载短接，电流即为SCC。
（4）填充因子（Fill Factor，FF）填充因子是指组件输出电流与电压的乘积与最大功率点处的乘积之比。
2.光电性能测试太阳能光伏电池组件的光电性能测试主要是测量其在不同光强下的输出电流和电压。
其主要测试项目包括：（1）光伏转换效率（Photovoltaic Conversion Efficiency，PCE）光伏转换效率是太阳能光伏电池组件的性能指标之一，其公式为PCE=（输出功率/入射光的总辐照度）×100%。
（2）光伏响应谱（Responsivity Spectrum，RS）光伏响应谱是指在不同波长下光伏电池组件的输出电流的比值。
通过光伏响应谱的测量，可以评估光伏电池组件在不同波长下的响应情况。
3.热性能测试太阳能光伏电池组件的热性能也是非常重要的。
其主要测试项目包括：（1）零点漂移（Zero Drift）零点漂移是指在不同温度下，光伏电池组件的输出电流的偏移。
通过测试零点漂移，可以评估光伏电池组件在不同温度下的输出电流的稳定性。
（2）温度系数（Temperature Coefficient）温度系数是指在不同温度下光伏电池组件的输出功率和电流的变化。
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由此可见随着温度升高，反向饱和电流随着指数因子 迅速增大。且带隙越宽的半导体材料，这种变化越剧烈。
半导体材料禁带宽度是温度的函数 ，其中 为绝对零度时候的带隙宽度。设有 ，Vg0是绝对零度时导带底和价带顶的电势差。由此可以得到含有温度参数的正向电流电压关系为：
显然正向电流在确定外加电压下也是随着温度升高而增大的。
1、光源与太阳能电池部分
采用高压氙灯光源，高压氙灯具有与太阳光相近的光谱分布特征。光源标称功率750W。
2、光路部分
本设备光路简洁，有光源、滤色片、光强探测器构成。滤色片用于研究近似单色光作用下太阳能的光谱响应特性。光强探测器标定入射光强度。
3、外电路
外电路包括光源驱动电路、温度控制电路和测试分析电路三部分。光源驱动电路用于氙灯的点燃和轴流风冷。温控电路用于太阳能电池片的温度控制，加热采用电阻丝加热，冷却采用两级半导体冷堆方式。可在60℃~150℃范围内对样品进行特性测量。测试分析电路提供测试分析仪表的工作电压。
2、太阳能电池无光照情况下的电流电压关系－（暗特性）
太阳能电池是依据光生伏特效应把太阳能或者光能转化为电能的半导体器件。如果没有光照，太阳能电池等价于一个pn结。通常把无光照情况下太阳能电池的电流电压特性叫做暗特性。简单的处理方式是把无光照情况下的太阳能电池等价于一个理想pn结。其电流电压关系为肖克莱方程：
如图2所示，当有入射光垂直入射到pn结，只要pn结结深比较浅，入射光子会透过pn结区域甚至能深入半导体内部。如果如何光子能量满足关系 （Eg为半导体材料的禁带宽度），那么这些光子会被材料本征吸收，在pn结中产生电子孔穴对。光照条件下材料体内产生电子空穴对是典型的非平衡载流子光注入作用。光生载流子对p区空穴和n区电子这样的多数载流子的浓度影响是很小的，可以忽略不计。但是对少数载流子将产生显著影响，如p区电子和n区空穴。在均匀半导体中光照射下也会产生电子空穴对，它们很快又会通过各种复合机制复合。在pn结中情况有所不同，主要原因是存在内建电场。内建电场的驱动下p区光生少子电子向n区运动，n区光生少子空穴向p区运动。这种作用有两方面的体现，第一是光生少子在内建电场驱动下定向运动产生电流，这就是光生电流，它由电子电流和空穴电流组成，方向都是由n区指向p区，与内建电场方向一致；第二，光生少子的定向运动与扩散运动方向相反，减弱了扩散运动的强度，pn结势垒高度降低，甚至会完全消失。宏观的效果是在pn结两端产生电动势，也就是光生电动势。
4、太阳能电池的效率
太阳能电池从本质上说一个能量转化器件，它把光能转化为电能。因此讨论太阳能电池的效率是必要和重要的。根据热力学原理，我们知道任何的能量转化过程都存在效率问题，实际发生的能量转化过程效率不可能是100％。就太阳能电池而言，我们需要知道转化效率和哪些因素有关，如何提高太阳能电池的效率，最终我们期望太阳光电池具有足够高的效率。太阳能电池的转换效率 定义为输出电能Pm和入射光能Pin的比值：
4、掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法，理解光源强度、波长、环境温度等因素对太阳能电池特性的影响；
5、通过分析PN结、太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法，分析实验数据与理论结果间存在差异的原因。
二、实验原理
1、光生伏特效应
半导体材料是一类特殊的材料，从宏观电学性质上说它们导电能力在导体和绝缘体之间，导电能力随外界环境（如温度、光照等）发生剧烈的变化。半导体材料具有负的带电阻温度系数。从材料结构特点说，这类材料具有半满导带、价带和半满带隙，温度、光照等因素可以使价带电子跃迁到导带，改变材料的电学性质。通常情况下，都需要对半导体材料进行必要的掺杂处理，调整它们的电学特性，以便制作出性能更稳定、灵敏度更高、功耗更低的电子器件。基于半导体材料电子器件的核心结构通常是pn结，pn结简单说就是p型半导体和n型半导体的基础区域，太阳能电池本质上就是pn结。
常见的太阳能电池从结构上说是一种浅结深、大面积的pn结，如图1所示，它的工作原理的核心是光生伏特效应。光生伏特效应是半导体材料的一种通性。当光照射到一块非均匀半导体上时，由于内建电场的作用，在半导体材料内部会产生电动势。如果构成适当的回路就会产生电流。这种电流叫做光生电流，这种内建电场引起的光电效应就是光生伏特效应。
太阳能电池本质上是一个pn结，因而具有一个确定的禁带宽度。从原理我们得知只有能量大于禁带宽度的入射光子才有可能激发光生载流子并继而发生光电转化。因此，入射到太阳能电池的太阳光只有光子能量高于禁带宽度的部分才会实现能量的转化。Si太阳能电池的最大效率大致是28％左右。对太阳能电池效率有影响的还有其它很多因素，如大气对太阳光的吸收、表面保护涂层的吸收、反射、串联电阻热损失等等。综合考虑起来，太阳能电池的能量转换效率大致在10％～15％之间。
非均匀半导体就是指材料内部杂质分布不均匀的半导体。pn结是典型的一个例子。N型半导体材料和p型半导体材料接触形成pn结。pn结根据制备方法、杂质在体内分布特征等有不同的分类。制备方法有合金法、扩散法、生长法、离子注入法等等。杂质分布可能是线性分布的，也可能是存在突变的，pn结的杂质分布特征通常是与制备方法相联系的。不同的制备方法导致不同的杂质分布特征。
取特性曲线上两点（3000，20000），（3300，60000）由 ，其中 为常数，可得 =273mV，IS=0.34μA，即拟合函数为
2、太阳能电池光照特性测试
（1）不加载滤色片、光强度最大条件下通过改变负载电阻来测试太阳能电池I－V特性曲线，汇总数据形成I－V特性曲线，然后根据特性曲线求解出开路电压Voc、闭路电流Isc；
（2）不加载滤色片，在两种不同光强下测量I－V特性，得到不同光强下的I－V特性曲线、开路电压、闭路电流数据；
（3）最大光强下，加载不同滤色片，测量I－V特性，得到不同单色光照情况下的I－V特性曲线、开路电压、闭路电路数据；
（4）不同温度下的重复（1）得到不同温度下I－V特性曲线、开路电压、闭路电流数据。
对比光强度、滤色片、温度对太阳能电池的I－V特性的影响，根据I－V曲线计算出不同测量参数下的最大功率矩形的值，进而计算出占空系数。
上述的分析我们发现光照射pn结会使得pn结势垒高度降低甚至消失，这个作用完全等价于在pn结两端施加正向电压。这种情况下的pn结就是一个光电池。开路下pn结两端的电压叫做开路电压Voc，闭路下这种pn结等价于一个电源，对应的电流Isc称为闭路电流。光生伏特效应是太阳能电池的核心原理，它的机制就是光能转化为电能，开路电压和闭路电流是两个基本的参数。图2中EC为半导体电带，EV为半导体价电带。
光电流IL在负载上产生电压降，这个电压降可以使pn结正偏。如图3所示，正偏电压产生正偏电流IF。在反偏情况下，pn结电流为
随着二极管正偏，空间电荷区的电场变弱，但是不可能变为零或者反偏。光电流总是反向电流，因此太阳能电池的电流总是反向的。
根据图3的等效电路图。有两种极端情况是在太阳能电池光特性分析中必须考虑的。其一是负载电阻RL＝0，这种情况下加载在负载电阻上的电压也为零，pn结处于短路状态，此时光电池输出电流我们称为短路电流或者闭路电流Isc。
Harbin Institute of Technology
近代光学创新实验
实验名称：太阳能光伏电池测试与分析
院系：
专业：
姓名：
学号：
指导教师：
实验时间：
哈尔滨工业大学
一、实验目的
1、了解pn结基本结构和工作原理；
2、了解太阳能电池的基本结构，理解工作原理；
3、掌握pn结的IV特性及IV特性对温度的依赖关系；
为了提高单位面积的太阳能电池电输出功率，可能采取的办法中通过光学透镜集中太阳光是有效的。太阳光强度可以提高几百倍，闭路电流线性增大，开路电流指数式增大。不过具体的理论分析发现，太阳能电池的效率随着光照强度增大是不是急剧增大的，而是有轻微增大。但是考虑到透镜价格相对于太阳能电池低廉，因为透镜集中也是一个有优势的技术选择。
图5实测太阳能电池暗特性曲线
图5给出了对某种商用太阳能电池板室温下（25℃）实际测量得到的暗特性I－V曲线。
图6实测太阳能电池光特性曲线
图6是对某种商用太阳能电池板室温下（25℃）、150W氙灯光源直接照射下得到的光特性I－V曲线、功率曲线和最大功率矩形示意图。
三、实验设备
设备采用整体箱式布局，所有元件都集中在一个箱体中，无外在分离结构。包括光源与太阳能电池、光路和外电路三个部分。
其中 为反向饱和电流。A、D、n、p和L分别为结面积、扩散系数、平衡电子浓度、平衡空穴浓度和扩散长度。
根据肖克莱方程不难发现正向、反向电压下，暗条件太阳能电池IV曲线不对称，这就是pn结的单向导通性或者说整流特性。对于确定的太阳能电池，其掺杂杂质种类、掺杂计量、器件结构都是确定的，对电流电压特性具有影响的因素是温度。温度对半导体器件的影响是这类器件的通性。根据半导体物理原理，温度对扩散系数、扩散长度、载流子浓度都有影响，综合考虑，反向饱和电流为：
根据半导体物理学的基本原理我们知道，处于热平衡态的一个pn结结构由p区、n区和两者交界区域构成。为了维持统一的费米能级，p区内空穴向n区扩散，n区内空穴向p区扩散。这种载流子的运动导致原来的电中性条件被破坏，p区积累了带有负电的不可动电离受主，n区积累了不可能电离施主。载流子扩散运动的结果导致p区负电，n区带正电，在界面附近区域形成由n区指向p区的内建电场和相应的空间电荷区。显然，两者费米能级的不统一是导致电子空穴扩散的原因，电子空穴扩散又导致出现空间电荷区和内建电场。而内建电场的强度取决于空间电荷区的电场强度，内建电场具有阻止扩散运动进一步发生的作用。当两者具有统一费米能级后扩散运动和内建电场的作用相等，p区和n区两端产生一个高度为qVD的势垒。理想pn结模型下，处于热平衡的pn结空间电荷区没有载流子，也没有载流子的产生与复合作用。