非晶硅太阳能电池测试
大学物理研究性实验报告_太阳能电池的特性测量

在正文的第一部分,我从一名大二本科生的角度对实验原理进行了系统地重新表述,查阅资料补充了部分电学的必要知识(例如禁带宽度的定义),同时我还根据自己的理解写出了太阳能电池的基本原理和太阳能电池器件的等效电路。
在正文的第二部分,本文详细介绍了操作需要用到的仪器并细致地描述了实验操作的各个流程。
在正文的第三部分,本文重新进行了数据处理,并初步分析了实验误差,标注了实验注意事项以及对实验课后思考题做出了自己的回答。
在正文的第四部分,也就是讨论部分,我做了大量的工作。
先分析了影响太阳能电池转换效率的因素,然后提出了两种实验改进方法,接着提出了禁带宽度的测量方法,最后探索了实际P-N结与理想模型之间的差别以及对实验数据的影响。
并且在第四部分的最后我还写了两年来自己学习物理实验的实验感想以及收获。
关键词:太阳能电池开路电压短路电流输出特性AbstractIn the first part of the text, from the perspective of a sophomore undergraduate experimental principle rephrase supplemented with some electrical knowledge necessary (for example, the band gap of the definition), access to information, at the same time I also according to their understanding to write the equivalent circuit of the basic principles of solar cells and solar cell devices.In the second part of the text, this article details the operation requires the use of instruments and detailed description of the experimental operation of the various processes.In the third part of the text, re-processing, and a preliminary analysis of the experimental error, marked experimental Notes and Questions experimental after-school made its own answer.In the fourth part of the text, that is, the discussion section, I have done a lot of work. First analyze the factors affecting the conversion efficiency of the solar cell, and then the two experimental improved method, followed by the forbidden bandwidth of the measuring method, and the last explore the difference between the actual PN junction with the ideal model and the experimental data. And I also wrote in the fourth part of the last two years studying physics experiment experimental feelings and harvest.Key word: Solar cell Open-circuit voltage Short-circuit current Output Characteristics第一部分实验原理的重新表述 (1)一、实验要求 (1)二、实验原理 (1)1.太阳能电池的分类 (1)2.P-N结 (1)3.禁带宽度 (2)4.太阳能电池的伏安特性曲线及相关特性参数 (2)5.太阳能电池的基本原理 (4)6.太阳能电池器件的等效电路 (4)第二部分实验内容及操作详细流程 (5)三、仪器介绍 (5)四、实验内容及操作详细流程 (7)1.硅太阳能电池的暗伏安特性测量 (7)2.开路电压,短路电流与光强关系测量 (7)3.太阳能电池输出特性实验 (8)4.注意事项 (8)第三部分数据的重新处理与深入思索 (9)五、太阳能电池基本特性测量 (9)1.硅太阳能电池的暗伏安特性测量 (9)2.开路电压、短路电流与光强关系测量 (10)3.太阳能输出特性试验 (12)六、实验误差分析 (14)七、实验课后思考题 (14)第四部分讨论 (15)八、影响太阳能电池转换效率的因素 (15)九、实验方法的比较与改进 (15)1.传统的太阳能电池伏安特性测量方法 (15)2.利用计算机和Labcoder数据采集分析系统改进实验 (16)3.利用C8051F020单片机改进实验 (18)十、禁带宽度的测量 (19)1.测量原理 (19)2.测量方法 (19)十一、实际P-N结与理想模型之间的差别 (20)P-N结的伏安特性分析及等效电路 (20)十二、实验感想与体会 (22)1.课前认真地预习 (22)2.做好课堂操作 (23)3.掌握好一些基本的数据处理方法。
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。
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。
非晶硅太阳能电池

1、电池结构
下图是两种非晶硅内部结构示意图:
2、制作步骤
清洗 裁块 PECVD 刻铝 镀铝 刻a-Si膜 测试
⑴ 清洗 将标准透明导电玻璃板和玻璃背板放入 专用清洗机进行清洗,清洗液用电阻率 10MΩ以上的去离子纯水
⑵ 裁块
根据实际需要,用专用激光刻线机对透 明导电玻璃板进行激光刻线(用1064nm的 红外激光)
⑸ 镀铝 做电池的背电极,以增大太阳能电池对 光的吸收
制作方法:掩膜蒸发镀铝
⑹ 刻铝 根据预定的线宽以及与SnO2切割线的线 间距,用波长为532nm绿激光将a-Si刻穿, 目的是让背电极通过,并与前电极相连接, 从而使最初切割而成的若干电池串联
⑺ 测试 在经过上面六道主要工序过后,非晶硅 电池板已形成,需要进行测试,以获得电 池板各性能参数,通过对参数的分析,来 判定工序的质量,以便提高电池质量
主要用于光伏发电站;
3、封装
由于不同的太阳能电池对于封装要求不 同,根据适用范围,大致可以分为以下4个 方面: ⅰ:电池/PVC膜(封装结构) 适用于一般太阳能应用产品,如应 急灯、要求不高的小型用电户电源;
ⅱ:电池/EVA/PET(TPT) 适用于一般户用发电; ⅲ:电池/EVA/普通玻璃 可用于发电系统; ⅳ:钢化玻璃/EVA/电池/EVA/普通玻 璃二、非晶硅太阳能电池
基本原理
一、太阳能电池的基本原理
什么叫太阳能电池?
太阳能电池是光能转换为电能的器件。 太阳光照在半导体p-n结上,产生新的 电子-空穴对,在p-n结电场的作用下,空 穴由p区流向n区,电子由n区流向p区的过 程
基本原理
为了将整板分为若干块,作为若干个单 体电池的电极
太阳能电池性能测试实验

太阳能电池性能测试实验太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,它是利用光电效应原理工作的。
为了评估太阳能电池的性能,我们可以进行多种测试实验,包括光电转换效率测试、电流-电压特性曲线测试、稳态和暗态测试以及温度测试等。
本文将详细解读这些实验的定律和准备工作,并讨论太阳能电池性能测试的应用和其他专业性角度。
一、光电转换效率测试光电转换效率是评估太阳能电池性能的重要指标,它代表了太阳能电池将太阳能转化为电能的能力。
实验准备:1. 太阳能电池:选取一块面积适中的太阳能电池,确保它的电流暗态偏差小于1%。
2. 太阳光源:选择适合测试太阳能电池的太阳光源,确保其光照度足够高且光谱匹配太阳光谱。
3. 电子负载:用于测量太阳能电池的电流和电压输出。
实验过程:1. 设置太阳能电池:将太阳能电池安装在正确的位置上,并连接到电子负载。
2. 测量电流和电压:通过改变负载的阻抗,测量电流和电压的值,并记录数据。
3. 计算光电转换效率:根据测得的电流和电压值,可以计算出光电转换效率,常用公式为光电转换效率=(输出功率/输入功率)* 100%。
应用和其他专业性角度:光电转换效率测试的结果可以用于评估太阳能电池的性能,并与其他太阳能电池进行比较。
这对于研究新型太阳能电池材料和结构设计具有重要意义。
此外,太阳能电池的光电转换效率也影响着其在实际应用中的性能和效益,对于太阳能发电系统的设计和优化具有指导意义。
二、电流-电压特性曲线测试电流-电压特性曲线测试是了解太阳能电池在不同工作条件下的性能的重要手段。
实验准备:1. 太阳能电池样品:选择一些太阳能电池样品进行测试,确保它们的性能和参数有较大差异,以获得可靠的数据。
2. 电子负载:用于控制太阳能电池的负载。
3. 电压源:用于提供不同的电压给太阳能电池。
实验过程:1. 设置太阳能电池:将太阳能电池连接到电子负载和电压源。
实验过程:1. 设置太阳能电池:将太阳能电池连接到电子负载和电压源。
太阳能电池测试参数

太阳能电池测试参数(最新版)目录一、太阳能电池的性能参数1.开路电压2.短路电流3.最大输出功率4.填充因子5.转换效率二、太阳能电池片的测试参数1.短路电流 (isc)2.开路电压 (uoc)3.峰值电流4.峰值电压5.峰值功率6.填充因子7.转换效率三、太阳能电池片的生产工艺流程正文一、太阳能电池的性能参数太阳能电池是利用光能转换为电能的装置,其性能参数主要包括开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子和转换效率等。
这些参数是评价太阳能电池性能的重要指标,对于太阳能电池的研发、生产和应用具有重要意义。
1.开路电压(UOC):开路电压是指将太阳能电池置于 AM1.5 光谱条件、100 mW/cm2的光源强度照射下,在两端开路时,太阳能电池的输出电压值。
2.短路电流(ISC):短路电流是指将太阳能电池置于 AM1.5 光谱条件、100 mW/cm2的光源强度照射下,在输出端短路时,流过太阳能电池两端的电流值。
3.最大输出功率(Pm):太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的,将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。
如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大,即可获得最大输出功率。
4.填充因子(FF):填充因子是衡量太阳能电池输出特性的重要指标,代表太阳能电池在带最佳负载时,能输出的最大功率的特性。
填充因子的值越大表示太阳能电池的输出功率越大。
5.转换效率(η):太阳能电池的转换效率是指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率,等于太阳能电池的输出功率与入射到太阳能电池表面的能量之比。
二、太阳能电池片的测试参数太阳能电池片分为晶硅类和非晶硅类,其中晶硅类电池片又可以分为单晶电池片和多晶电池片。
单晶硅的效率较多晶硅也有区别。
太阳能电池片的测试参数主要包括短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子和转换效率等。
1.短路电流(isc):当将太阳能电池的正负极短路、使 u0 时,此时的电流就是电池片的短路电流,短路电流的单位是安培 (a),短路电流随着光强的变化而变化。
非晶硅薄膜太阳能电池的优点

非晶硅薄膜太阳能电池的优点:2009-01-13 20:29非晶硅太阳能电池之所以受到人们的关注和重视,是因为它具有如下诸多的优点:1.非晶硅具有较高的光吸收系数.特别是在0.3-0.75um 的可见光波段,它的吸收系数比单晶硅要高出一个数量级.因而它比单晶硅对太阳能辐射的吸收率要高40倍左右, 用很薄的非晶硅膜(约1um厚)就能吸收90%有用的太阳能.这是非晶硅材料最重要的特点,也是它能够成为低价格太阳能电池的最主要因素.2. 非晶硅的禁带宽度比单晶硅大,随制备条件的不同约在1.5-2.0 eV的范围内变化,这样制成的非晶硅太阳能电池的开路电压高.3.制备非晶硅的工艺和设备简单,淀积温度低,时间短,适于大批生产.制作单晶硅电池一般需要1000度以上的高温,而非晶硅电池的制作仅需200度左右.4.由于非晶硅没有晶体硅所需要的周期性原子排列,可以不考虑制备晶体所必须考虑的材料与衬底间的晶格失配问题.因而它几乎可以淀积在任何衬底上,包括廉价的玻璃衬底,并且易于实现大面积化.5.制备非晶硅太阳能电池能耗少,约100千瓦小时,能耗的回收年数比单晶硅电池短很多:中国电子报:薄膜技术日趋成熟非晶硅电池主导市场来源:中国电子报发稿时间: 2009-02-10 15:52薄膜电池技术具有提供最低的每瓦组件成本的优势,将有望成为第一个达到电网等价点的太阳能技术。
由于原材料短缺,在单晶硅和多晶硅太阳能电池的发展速度受到限制的情况下,新型薄膜太阳能电池发展尤为迅速。
有资料显示,美国薄膜电池的产量已经超过了多晶硅和单晶硅电池的产量。
薄膜技术会越来越成熟,在未来的市场份额中将大比例提升。
据行业分析公司NanoMarkets预测,薄膜太阳能电池2015年的发电量将达到26GW,销售额将超过200亿美元,太阳能电池发电量的一半以上将来自薄膜太阳能电池。
预计在未来薄膜电池市场中非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)三种电池将分别占到薄膜光伏市场的60%、20%和20%。
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薄膜太阳能电池测试:
1外观检测10.1 观察台,显微镜,相机等
2 最大功率确定10.2 符合IEC60904-9太阳能模拟器,符合IEC60904-2标准光伏组件,一个支架,|I-V 测试装置
3 绝缘试验10.3 耐压绝缘测试仪及一个可限流的直流电源
4温度系数的测试10.4符合IEC60904-9BBB等级太阳光模拟器,一个根据IEC60904-2校准的标准太阳能电池,温度测试仪,I-V 测试装置。
烤箱(加温设备),支架。
5 电池标称工作温度的测量10.5 辐射计,温度测试仪(环境温度和电池温度),风速风向仪,支架
6 标准测试条件下和标称工作温度下的性能
10.6符合IEC60904-9太阳能模拟器,符合IEC60904-2标准光伏组件,支架,温度测试仪,I-V 测试装置。
7 低辐照度下的性能10.7符合IEC60904-9BBB等级太阳光模拟器,符合IEC60904-10辐照度计,符合IEC60904-2标准光伏组件,支架,温度测试仪,I-V 测试装置。
8 室外曝露试验10.8符合IEC60904-9太阳能模拟器,辐射计,实验架等
9 热斑耐久试验10.9符合IEC60904-9CCB太阳光模拟器,I-V 测试装置,不透明挡板,组件电源供应器,红外热像仪。
10 紫外预处理试验10.10 UV 试验箱,UV辐射计及温度传感器
11 热循环试验10.11 环境实验箱-40°C--85°C,安装和支撑装置,温度测试仪。
12 湿-冻试验10.12 环境试验箱-40°C--85°C,安装和支撑装置,温度测试仪,检测内部
电连续的装置。
13 湿-热试验(双85)10.13 环境试验箱温度85°C 湿度85%
14 引线端强度试验10.14 拉力试验机
15 湿露电流试验10.15 试验水槽,温控水槽,加温系统,喷淋装置,控制柜,表面张力测定仪,电导率仪,程控绝缘耐压测试仪
16 机械负荷试验10.16 机械压力试验机及检测组件短路或漏电装置
17冰雹试验10.17 冷冻箱,冰球存储箱,发射装置,支架
电子天平,速度传感器。
18旁路二极管热性能试验10.18 电源,温度测试仪,烤箱(加温设备)
及测量接线盒旁路二极管电压仪器,监控电流装置。
19光老炼实验10.19 符合IEC60904-9CCB太阳光模拟器,带积分器的标准设备,支架,温度测试仪,电阻负载。