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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080317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p
结进行工作一般采用
p同质结的结构即在约10cm×10cm面积的p型
f硅片厚度约500μm上用扩散法制作出一层很薄厚度03μm的经过重掺杂的
型层然后在
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p
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、
区和结区光子被吸收会产生电子空穴对那些在结附近
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p
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
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
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
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
区和p区
如果外电路处于开
f路状态那么这些光生电子和空穴积累在p
结附近使p区获得附加正电荷
区获得附加负电荷这样在p
结上产生一个光生电动势这一现象称为光伏效应photovoltaiceffect缩写为pV3太阳电池的表征参数
太阳电池的工作原理是基于光伏效应当光照射太阳电池时将产生一个由
区到p区的光生电流Iph同时由于p
结二极管的特性存在正向二极管电流ID此电流方向从p区到
区与光生电流相反因此实际获得的电流I为
1
式中VD为结电压I0为二极管的反向饱和电流Iph
为与入射光的强度成正比的光生电流其比例系数是由太阳电池的结构和材料的特性决定的
称为理想系数
值是表示p
结特性的参数通常在12之间q为电子电荷kb为波尔茨曼常数T为温度
如果忽略太阳电池的串联电阻RsVD即为太阳电池的端电压V则1式可写为
2
当太阳电r