光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、太陽能電池板伏安特性測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)年級：09姓名：吳福川學(xué)號：指導(dǎo)教師：劉銀春一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解并掌握光伏發(fā)電的原理2、了解太陽能電池板的開路電壓、短路電流及功率曲線3、了解太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率4、熟悉太陽能表和太陽能電池測試儀的功能二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、光伏電池的開路電壓與短路電流特性測試2、光伏發(fā)電的負(fù)載福安特性測試3、最大輸出功率與光照強(qiáng)度的關(guān)系測試三、實(shí)驗(yàn)儀器太陽能電池板1套光源1套萬用表2臺光照度計(jì)1臺可調(diào)電阻2個蓄電池1臺導(dǎo)線若干米尺1條四、實(shí)驗(yàn)原理太陽能電池在沒有光照時(shí)其特性可視為一個二極管，在沒有光照時(shí)其正向偏壓 U與通過電流I的關(guān)系式為：I

2、= I (ePU -1)(1)式中，I。和&是常數(shù)。由半導(dǎo)體理論，二極管主要是由能隙為EC - Ev的半導(dǎo)體構(gòu)成，如圖1所示。 EC為半導(dǎo)體導(dǎo)電帶，Ev為半導(dǎo)體價(jià)電帶。當(dāng)入射光子能量大于能隙時(shí)，光子會被 半導(dǎo)體吸收，產(chǎn)生電子和空穴對。電子和空穴對會分別受到二極管之內(nèi)電場的影 響而產(chǎn)生光電流。假設(shè)太陽能電池的理論模型是由一理想電流源(光照產(chǎn)生光電流的電流源)、圖2太陽能電池的理論模型電路圖一個理想二極管、一個并聯(lián)電阻Rsh與一個電阻Rs所組成，如圖2所示。圖2中，、為太陽能電池在光照時(shí)的等效電源輸出電流，Id為光照時(shí)通過太 陽能電池內(nèi)部二極管的電流。由基爾霍夫定律得：IR + U-(I h -I

3、d -I)R h = 0(2)式中，I為太陽能電池的輸出電流，U為輸出電壓。由(1)式可得，I = I ph-11I（1 + 3）= I h -?-Id（3）shsh假定Rh=8和R =。，太陽能電池可簡化為圖3所示電路。圖3太陽能電池的簡化電路圖這里，I = I h- = I h -10（epu -1）。在短路時(shí)，U = 0，I h = I ；而在開路時(shí)，I = 0，I -I0（epuoc-1） = 0 ； TOC o 1-5 h z u =，nL +1（4）OC p I0太陽能電池的開路電壓U 和短路電流（4）式即為在Rsh=8和Rs= 0的情況下，ocI的關(guān)系式。其中U為開路電壓，I為短

4、路電流，而I、p是常數(shù)。SCOCSC0五、實(shí)驗(yàn)操作1、開路電壓和短路電流測試實(shí)驗(yàn)1.1開路電壓電池不放電時(shí)，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓。一個基本的帶電源、聯(lián)接導(dǎo)體，負(fù)載的電路，如果某處開路，斷開兩點(diǎn)之間的電壓為開路電壓。將電壓表V直接接在太陽能電池組件的正負(fù)極，紅表筆接正極，黑表筆接負(fù)極。光 源的發(fā)光對著太陽能電池組件，打開光源電源，等光源發(fā)光亮度穩(wěn)定后開始測量。用照度計(jì)測量照射在太陽能電池組件表面的光照度。改變光源和太陽能電池組件之 間的距離，測量不同光照強(qiáng)度下太陽能電池組件的輸出電壓，填入下表：光照度（Lx）54403328242219光生電壓（V）12.0412.0112.011

5、2.0412.0312.0212.01根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)畫折線圖如下圖所示：依圖可得，隨著光照強(qiáng)度的變化，該太陽能電池組件的開路電壓基本不變 故：V （開）=（12.04+12.01+12.01+12.04+12.03+12.02+12.01）/7=12.02（V） 1.2短路電流短路電流是由于故障或連接錯誤而在電路中造成短路時(shí)所產(chǎn)生的過電流。短 路電流將引起下列嚴(yán)重后果：短路電流往往會有電弧產(chǎn)生，它不僅能燒壞故障元 件本身，也可能燒壞周圍設(shè)備和傷害周圍人員。因此，必須切除部分用戶。短路 時(shí)電壓下降的愈大，持續(xù)時(shí)間愈長，破壞整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能性愈大。將電流表A直接接在太陽能電池組件的正負(fù)

6、極，紅表筆接正極，黑表筆接負(fù)極。光 源的發(fā)光對著太陽能電池組件，打開光源電源，等光源發(fā)光亮度穩(wěn)定后開始測量。用照度計(jì)測量照射在太陽能電池組件表面的光照度。改變光源和太陽能電池組件之 間的距離，測量不同光照強(qiáng)度下太陽能電池組件的輸出電流，填入下表：光照度（Lx）54403328242219光生電流（mA）11.8911.7811.7311.7311.8411.8411.82根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)畫折線圖如下圖所示:依圖可得，隨著光照強(qiáng)度的變化，該太陽能電池組件的短流電流基本不變。故：I （短）二（11.89+11.78+11.73+11.73+11.84+11.84+11.82）/7=11.804（m

7、A）2、負(fù)載伏安特性測試實(shí)驗(yàn)按照下圖所示設(shè)計(jì)測量電路圖，并連接。光源的發(fā)光對著太陽能電池組件，打開光源電源，等光源發(fā)光亮度穩(wěn)定后開始測量。將太陽能光伏組件，電壓表，電流表，負(fù)載電阻按圖組成回路，改變電阻阻值，測 量流經(jīng)電流表的電流I和電阻上的電壓V，即得到該光伏組件的伏安特性曲線。測量過程 中輻射光源與光伏組件距離要保持不變，以保證整個測量過程是在相同光照強(qiáng)度下進(jìn)行 的。填寫下表：電阻（KQ）0.650.670.17170.8020.890.9411.151.53光生電壓（V）5.545.635.936.306.687.068.009.05光生電流（mA）8.328.268.117.867.5

8、07.406.845.86根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)畫折線圖如下圖所示：依圖可得，在光照強(qiáng)度保持不變的情況下，隨著負(fù)載電阻阻值的增大，光生電壓逐 漸增大，光生電流逐漸減小。3、最大輸出功率與光照強(qiáng)度的關(guān)系按照下圖所示設(shè)計(jì)測量電路圖，并連接。將太陽能光伏組件，電壓表，電流表，負(fù)載電阻按圖組成回路，改變太陽能電池板 與輻射光源的距離，測量流經(jīng)電流表的電流I和電阻上的電壓V，即得到該光伏組件的伏 安特性曲線。測量過程中電阻阻值不變，以保證整個測量過程是在相同阻抗下進(jìn)行的。 填寫下表：距離（M）0.51.01.52.02.53.03.5光生電壓（V）1.181.181.181.181.181.181.18光生電流（A）11.5611.5411.4911.4411.4511.4311.34根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)畫折線圖如下圖所示：依圖可得，在保持負(fù)載電阻阻值不變的情況下，改變光照強(qiáng)度，光生電壓和光生電 流都保持不變六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、注意事項(xiàng)電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。滑動變阻器的阻值范圍應(yīng)為50歐姆左右。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該等光源發(fā)光亮度穩(wěn)定后再測量。移動太陽能電池板時(shí)應(yīng)保持電池板與光源的角度不變。2、誤差分析：2.1系統(tǒng)誤差：.電