光照强度对太阳能电池性能影响实验研究

籍远明　陈国强青岛科技大学数理学院



光照强度对太阳能电池性能影响实验研究

籍远明陈国强
青岛科技大学数理学院

摘要：文章利用太阳能电池基本特性实验仪，研究光照强度对太阳能电池输出特性影响，实验结果表明：太阳能电池的开路电压和短路电流随光照强度变大而增大，光照强度变小，最大输出功率变小，而最佳负载电阻变大。

关键字：太阳能电池 光照强度 开路电压 短路电流

1　引言

太阳能是一种绿色、无污染、可再生清洁能源，太阳能电池是利用光生伏打效应，将光能转化为电能的半导体装置。在当前世界能源短缺和环境保护日益严峻的情况下，太阳能电池的应用越来越受到世人的关注［1-2］。描述太阳能电池性能的主要参数有：开路电压、短路电流、填充因子、光电转 换效率、最大功率、最大工作电压、最大工作电流等。一般来说，光照强度和工作温度是影响太阳能 电池输出功率的主要因素［3-4］，本文在前人研究的基础上，重点开展光照强度对太阳能电池性能参数影 响研究和分析。

2　实验方法

本实验中使用的仪器为株洲菲特仪器公司研制 的太阳能电池基本特性实验仪，将太阳能电池接入电路，光源采用输出光谱接近太阳光谱的碘钨灯， 室内模拟太阳光，选择厂家提供的专用太阳能电池 电阻模板为负载。

3　实验数据与分析

3.1入射光角度变化对开路电压和短路电流影响

首先把光源与太阳能电池保持一定距离，并且 二者处于正对位置，然后将太阳能电池分别转动15°、30°、45°、60°、75°、90°，测量不同位置时太阳能电池的开路电压和短路电流。

实验结果表明，当入射光源与太阳能电池之间的夹角增大时，太阳能电池开路电压和短路电流数值逐步变小，即太阳能电池的开路电压和短路电流 随光照强度变大而增大，在0°～45°范围变化幅度小， 大于45°后变化幅度较大。

3.2一定入射角度情况下，光照强度对开路电压和短路电流影响

将光源与太阳能电池之间距离保持不变，把入 射光源强度增加一倍，然后将太阳能电池由正对位置开始，分别转动15°、30°、45°、60°、75°、90°，测量不同位置时的太阳能电池的开路电压和短路电流。

从实验数据看出，在入射光源与太阳能电池之间保持一定夹角不变的情况下，入射光源强度增加一倍，太阳能电池的开路电压和短路电流也随之增大；当入射光源与太阳能电池之间夹角由小变大的过程中，太阳能电池的开路电压和短路电流数值则逐步变小，通过比较发现，相同条件下，短路电流的变化幅度大于开路电压，即光照强度对短路电流的影响度大于开路电压参数。

3.3不同负载下，太阳能电池的输出特性

首先将入射光源与太阳能电池之间距离保持不变，然后调节二者之间为正对位置，分别测量不 同负载情况下，太阳能电池的输出电压U和输出电流I。其次，将太阳能电池由正对位置开始，分别转 动30°和60°，再测量不同角度、不同负载时，太阳能电池的输出电压U和输出电流I。

实验结果表明，在保持入射光源与太阳能电池夹角一定的情况下，随着负载电阻的增加，太阳能电池输出电压逐步增大，而输出电流则逐渐变小，当入射光源与太阳能电池夹角由小变大的过程中，相同负载下输出电压和输出电流均变小。当入 射光垂直于太阳能电池板时，最大输出功率为 411.536W，最佳负载电阻Rmp为510Ω，填充因子为 0.7；当入射光与太阳能电池板成30°夹角时，最大 输出功率为256.956W，最佳负载电阻Rmp为1000Ω， 填充因子为0.66；当入射光与太阳能电池板成60°夹角时，最大输出功率为96.968W，最佳负载电阻 Rmp为2400Ω，填充因子为0.60，即随着入射光源与太阳能电池夹角的增大，最大输出功率变小，而最佳负载电阻变大。

4　结论

本文通过光照强度对太阳能电池输出特性测试实研究和分析，可以得出如下结论：

① 当入射光源与太阳能电池之间的夹角逐步增大时，太阳能电池开路电压和短路电流数值逐步变小；

② 在入射光源与太阳能电池之间保持一定夹角不变的情况下，入射光源强度增加一倍，太阳能电池的开路电压和短路电流也随之增大，短路电流的 变化幅度大于开路电压；

③ 保持入射光源与太阳能电池夹角一定的情况 下，随着负载电阻的增加，太阳能电池输出电压逐步增大，而输出电流则逐渐变小，随着入射光源与 太阳能夹角的增大，最大输出功率变小，而最佳负载电阻变大。

参考文献

［1］袁银梅.几种硅基太阳能电池输出特性的测试与分析［J］.节能技术，2011，29（4）：367-371

［2］涂佳佳，谢代梁.不同负载对太阳能电池输出功率的影响［J］.中国计量学院学报，2012，23（3）： 295-298

［3］秦岭.太阳能电池基本参数的影响因素分析与研究［J］.价值工程，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