光照強度對太陽能電池性能影響實驗研究

籍遠明　陳國強青島科技大學數(shù)理學院

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光照強度對太陽能電池性能影響實驗研究

籍遠明陳國強
青島科技大學數(shù)理學院

摘要：文章利用太陽能電池基本特性實驗儀，研究光照強度對太陽能電池輸出特性影響，實驗結(jié)果表明：太陽能電池的開路電壓和短路電流隨光照強度變大而增大，光照強度變小，最大輸出功率變小，而最佳負載電阻變大。

關鍵字：太陽能電池 光照強度 開路電壓 短路電流

1　引言

太陽能是一種綠色、無污染、可再生清潔能源，太陽能電池是利用光生伏打效應，將光能轉(zhuǎn)化為電能的半導體裝置。在當前世界能源短缺和環(huán)境保護日益嚴峻的情況下，太陽能電池的應用越來越受到世人的關注［1-2］。描述太陽能電池性能的主要參數(shù)有：開路電壓、短路電流、填充因子、光電轉(zhuǎn) 換效率、最大功率、最大工作電壓、最大工作電流等。一般來說，光照強度和工作溫度是影響太陽能 電池輸出功率的主要因素［3-4］，本文在前人研究的基礎上，重點開展光照強度對太陽能電池性能參數(shù)影 響研究和分析。

2　實驗方法

本實驗中使用的儀器為株洲菲特儀器公司研制 的太陽能電池基本特性實驗儀，將太陽能電池接入電路，光源采用輸出光譜接近太陽光譜的碘鎢燈， 室內(nèi)模擬太陽光，選擇廠家提供的專用太陽能電池 電阻模板為負載。

3　實驗數(shù)據(jù)與分析

3.1入射光角度變化對開路電壓和短路電流影響

首先把光源與太陽能電池保持一定距離，并且 二者處于正對位置，然后將太陽能電池分別轉(zhuǎn)動15°、30°、45°、60°、75°、90°，測量不同位置時太陽能電池的開路電壓和短路電流。

實驗結(jié)果表明，當入射光源與太陽能電池之間的夾角增大時，太陽能電池開路電壓和短路電流數(shù)值逐步變小，即太陽能電池的開路電壓和短路電流 隨光照強度變大而增大，在0°～45°范圍變化幅度小， 大于45°后變化幅度較大。

3.2一定入射角度情況下，光照強度對開路電壓和短路電流影響

將光源與太陽能電池之間距離保持不變，把入 射光源強度增加一倍，然后將太陽能電池由正對位置開始，分別轉(zhuǎn)動15°、30°、45°、60°、75°、90°，測量不同位置時的太陽能電池的開路電壓和短路電流。

從實驗數(shù)據(jù)看出，在入射光源與太陽能電池之間保持一定夾角不變的情況下，入射光源強度增加一倍，太陽能電池的開路電壓和短路電流也隨之增大；當入射光源與太陽能電池之間夾角由小變大的過程中，太陽能電池的開路電壓和短路電流數(shù)值則逐步變小，通過比較發(fā)現(xiàn)，相同條件下，短路電流的變化幅度大于開路電壓，即光照強度對短路電流的影響度大于開路電壓參數(shù)。

3.3不同負載下，太陽能電池的輸出特性

首先將入射光源與太陽能電池之間距離保持不變，然后調(diào)節(jié)二者之間為正對位置，分別測量不 同負載情況下，太陽能電池的輸出電壓U和輸出電流I。其次，將太陽能電池由正對位置開始，分別轉(zhuǎn) 動30°和60°，再測量不同角度、不同負載時，太陽能電池的輸出電壓U和輸出電流I。

實驗結(jié)果表明，在保持入射光源與太陽能電池夾角一定的情況下，隨著負載電阻的增加，太陽能電池輸出電壓逐步增大，而輸出電流則逐漸變小，當入射光源與太陽能電池夾角由小變大的過程中，相同負載下輸出電壓和輸出電流均變小。當入 射光垂直于太陽能電池板時，最大輸出功率為 411.536W，最佳負載電阻Rmp為510Ω，填充因子為 0.7；當入射光與太陽能電池板成30°夾角時，最大 輸出功率為256.956W，最佳負載電阻Rmp為1000Ω， 填充因子為0.66；當入射光與太陽能電池板成60°夾角時，最大輸出功率為96.968W，最佳負載電阻 Rmp為2400Ω，填充因子為0.60，即隨著入射光源與太陽能電池夾角的增大，最大輸出功率變小，而最佳負載電阻變大。

4　結(jié)論

本文通過光照強度對太陽能電池輸出特性測試實研究和分析，可以得出如下結(jié)論：

① 當入射光源與太陽能電池之間的夾角逐步增大時，太陽能電池開路電壓和短路電流數(shù)值逐步變小；

② 在入射光源與太陽能電池之間保持一定夾角不變的情況下，入射光源強度增加一倍，太陽能電池的開路電壓和短路電流也隨之增大，短路電流的 變化幅度大于開路電壓；

③ 保持入射光源與太陽能電池夾角一定的情況 下，隨著負載電阻的增加，太陽能電池輸出電壓逐步增大，而輸出電流則逐漸變小，隨著入射光源與 太陽能夾角的增大，最大輸出功率變小，而最佳負載電阻變大。

參考文獻

［1］袁銀梅.幾種硅基太陽能電池輸出特性的測試與分析［J］.節(jié)能技術，2011，29（4）：367-371

［2］涂佳佳，謝代梁.不同負載對太陽能電池輸出功率的影響［J］.中國計量學院學報，2012，23（3）： 295-298

［3］秦嶺.太陽能電池基本參數(shù)的影響因素分析與研究［J］.價值工程，2012，32：33-35 ［4］Buecher K. Site dependence of the energy collection of PV modules［J］.Solar Energy Materials and Solar Cells，1997，47：85-94