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光电池——留给万代子孙的“巧克力”

已有 522 次阅读2012-4-13 11:56 |个人分类:测试测量| 关键词:

60亿岁的地球,刚举办完“地球1小时”活动,每年3月最后一个星期六熄灯一小时,不光是明星们热情参与的慈善大卖点,广大人民群众也越来越拥护节约能源的环保新理念,穿插广告语“爱护地球人人有责”。

太阳能被誉为竭竭不尽的能源,据不完全统计,目前全世界约有2万多个小型太阳光发电系统。我国已建成多条太阳电池生产线及多个生产基地,太阳电池赖以发展的半导体工业50年代以来发展迅速。

 

光电池(PV把太阳光直接转换成电能。这些用各种不同材料和许多不同工艺技术制造的光电池,被用于地面发电以及商业、军用和科研等方面的空间能源应用。

 

“巧克力”测试分析

光电池的特性分析就是测量光电池的电特性,以确定其转换效率和等效电路的关键参数。这对于光电池和光伏阵列的研发和生产,是一个重要的工具。

 

“巧克力”等效电路模型

光电池可以用图1中所示的等效电路模型来表示,该模型由一个光电流源(IL)、一个二极管、一个串联电阻(rS)和一个分流电阻(rsh)组成。

1:光电池的等效电路模型

 

串联电阻rS)代表电池电池前表面的欧姆损耗并联电阻rsh)代表由二极管的漏电流所引起的损耗。转换效率(η)被定义为:

                                              η = Pm / Pin

填充因子(fill factor)FF)被定义为:

                                               FF = ImVm / ISCVOC

上式中的Pin是光电池的输入功率VOC是开路电压,ISC是短路电流,ImVm分别是最大功率点Pm = ImVm处的最大电池电流和最大电池电压。图2示出了硅光电池的典型I-V特性曲线,图中的ImVm标出为最大功率点处的值。

2:典型硅光电池正向偏置时的I-V特性

 

光电池最重要的几个性能参数,比如光电池的等效并联和串联电阻以及电转换效率和填充因子,都可以从伏安特性的测量数据来确定。光电池必须保持恒温状态,而且必须使用一个强度恒定和谱分布已知的照射源,才能呈现稳定可用能源状态。

 

光电池这块“巧克力”是留给后人的礼物,吉时利测试测量工程师有幸参与其中并将不遗余力。你准备好了吗?

 

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