太陽能光伏電池材料效能測試

2021-10-01 19:46:20 字數 1568 閱讀 5229

光生伏特效應

半導體材料是一類特殊的材料,從巨集觀電學性質上說它們導電能力在導體和絕緣體之間,導電能力隨外界環境(如溫度、光照等)發生劇烈的變化。半導體材料具有負的帶電阻溫度係數。從材料結構特點說,這類材料具有半滿導帶、價帶和半滿帶隙,溫度、光照等因素可以使價帶電子躍遷到導帶,改變材料的電學性質。通常情況下,都需要對半導體材料進行必要的摻雜處理,調整它們的電學特性,以便製作出效能更穩定、靈敏度更高、功耗更低的電子器件。

常見的太陽能電池的工作原理的核心是光生伏特效應。光生伏特效應是半導體材料的一種通性。當光照射到一塊非均勻半導體上時,由於內建電場的作用,在半導體材料內部會產生電動勢。如果構成適當的迴路就會產生電流。這種電流叫做光生電流,這種內建電場引起的光電效應就是光生伏特效應。

太陽能電池的效率

太陽能電池從本質上說乙個能量轉化器件,它把光能轉化為電能。因此討論太陽能電池的效率是必要和重要的。根據熱力學原理,我們知道任何的能量轉化過程都存在效率問題,實際發生的能量轉化過程效率不可能是100%。就太陽能電池而言,我們需要知道轉化效率和哪些因素有關,如何提高太陽能電池的效率,最終我們期望太陽光電池具有足夠高的效率。

太陽能電池本質上具有乙個確定的禁帶寬度。從原理我們得知只有能量大於禁帶寬度的入射光子才有可能激發光生載流子並繼而發生光電轉化。因此,入射到太陽能電池的太陽光只有光子能量高於禁帶寬度的部分才會實現能量的轉化。太陽能電池的最大效率大致是28%左右。對太陽能電池效率有影響的還有其它很多因素,如大氣對太陽光的吸收、表面保護塗層的吸收、反射、串聯電阻熱損失等等。綜合考慮起來,太陽能電池的能量轉換效率大致在10%~15%之間。

為了提高單位面積的太陽能電池電輸出功率,可能採取的辦法中通過光學透鏡集中太陽光是有效的。太陽光強度可以提高幾百倍,閉路電流線性增大,開路電流指數式增大。不過具體的理論分析發現,太陽能電池的效率隨著光照強度增大是不是急劇增大的,而是有輕微增大。但是考慮到透鏡**相對於太陽能電池低廉,因為透鏡集中也是乙個有優勢的技術選擇。

太陽能光伏電池材料效能測試裝置模擬標準陽光光源

光源型別:氙燈點光源

模擬光不均勻性:≤± 5%

模擬光不穩定性:≤± 5%(1小時內)

光譜匹配:am1.5,符合iec60904—9標準

光強範圍:(600-1100)w/ m 2 可調;

有效輻照面積:聚光方式照射 同光孔徑5-50mm可調;

長弧氙燈壽命:1000小時

2. 單色光譜過濾裝置

用於測量太陽能材料對不同光譜照射的相應效率。

濾光片尺寸:直徑50mm

光譜範圍:395-1035nm波長範圍內8組超薄濾色片

實訓內容

1.半導體的電流電壓特性研究;

2.太陽能電池基本特徵引數研究(開路電壓、閉路電流、功率因子測定預分析);

3.環境引數對太陽能電池的影響研究(溫度特性);

4.太陽能電池的光譜響應特徵研究(八組單色濾色片);

5.不同基材(矽電池、薄膜電池,染料敏化電池)太陽能電池特性對比研究;

6.太陽能應用演示實驗。

7.能夠測量學生自我製備的電池的光電轉換效能。

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