课程论文
2020-03-03 04:55:49 来源：范文大全收藏下载本文
论太阳能电池基本特性及应用 作者：任婷 摘要：太阳能是一种新能源，对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。太阳能电池又称光电池或光生伏特电池，是一种根据半导体光生伏特效应（光伏特效应）将光能直接转换成电能的器件，现主要有硅、硒硫化镉、砷化镓等半导体材料的太阳能电池。太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子能量转换为电能。目前，太阳能电池除了广泛应用于人造卫星和航空航天领域之外，已应用于许多民用领域，如太阳能电站、太阳能电话通讯系统、太阳能卫星地面接收站、太阳能微波中继站、太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能手表、太阳能手机、太阳能计算机等。 关键词：太阳能，PN结，伏安特性，光照特性，负载特性，光谱特性，温度特性。 引言：早在1839年，科学家们已经开始研究光生伏特效应，二十世纪50年代，太阳能利用领域出现了两项重大突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6%的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项突破既是太阳能利用进入现代发展时期的划时代标志，也是人类能源技术又一次变革的技术基础。 正文：
一、实验原理
1．太阳能电池的基本结构和工作原理
太阳能电池是用半导体材料制成的，多数为面结合PN结型，基本工作原理就是PN结的光生伏特效应，即PN结在光照时结两端会产生光生电动势的现象。因为半导体PN结器件在太阳光下光电转换效率最高，所以通常把这一类器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。
硅光电池实质上是以N型硅为基底而生成的PN结。光照面为P型硅，其上面镀有抗反射膜。P区为硅光电池的正极，N区为负极。如果PN结与外电路连接，在光照射下，就成了个能够持续提供电能的电源，构成一个电池——光电池。
2．太阳能电池的基本特性与主要参数
（1）光照特性
在没有光照时太阳能电池可视为一个理想二极管，其正向偏压U与通过电流I的关系式为：……当负载短路时，输出短路电流……。当负载开路时，输出开路电压……则光电池的内阻……由输出电压、电流、功率与负载电阻的关系，可得最佳负载电阻与最大输出功率……。填充因子定义为……，填充因子表示了在一定光照条件下太阳能电池的最大输出功率，是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。Ff值越大，说明太阳能电池对光的利用率越高。
（2）温度特性
在一定光照范围内，短路电流随温度升高略有升高，但开路电压随温度升高而明显下降。
（3）光谱响应特性
光谱响应的定义是：检测器输出电信号的大小和某个波长入射光功率之比。如把不同波长的光谱响应按波长排列，并画成曲线，这就是光谱响应曲线。
二、实验内容
1．测量太阳能电池无光照的伏安特性
2．测量太阳能电池有光照的伏安特性
3．测量太阳能电池的光照效应与光电性质
三、实验结果分析
无光照时，I随U的增大而增大，且增长越来越快；有光照时，I随U的增大而减小，且减小越来越快。随负载电阻增加，电压变大，电流变小，功率先增大后减小，存在最大输出功率和最佳负载电阻。通过填充因子的计算得知，太阳能电池的光电转换效率并不高。开路电压随短路电流的增大而增大，且增势先快后慢。
通过分析得知，应用太阳能电池时应先计算其主要参数，确定其最佳负载电阻，以使其光电转换效率达到最高。
四、太阳能电池的应用前景
太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。 结论：太阳能作为一种清洁优良的新能源，它的开发和应用前景都是非常广阔的，在不久的将来它必将会逐渐应用到我们生活的各个方面中来，使我们的能源使用更加科学和环保。 致谢：本论文的完成与一年来各位大物实验老师的悉心教导是分不开的，各位老师严谨的治学态度和科学的实验方法给了我极大的帮助和影响，在此衷心感谢各位老师！ 参考文献：
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