1、太陽能測試原理一、物理基礎(chǔ) 1、P-N結(jié) 2、等效電路 3、I-V曲線二、參量的測量及計算三、Berger系統(tǒng)操作四、結(jié)束語目錄一、物理基礎(chǔ)v1、P-N結(jié)v 本征硅：非常純的硅稱為本征硅。 v 硅 P型硅：摻有受主的硅成為P型硅（摻硼/多子為空穴）v 攙雜硅v N型硅：摻有施主的硅成為N型硅（摻磷/多子為電子）v 當P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體緊密結(jié)合在一起時，在兩者的交界處就形成P-N結(jié)。實際v上，同一塊半導(dǎo)體中的P區(qū)和N區(qū)的交界面就稱為P-N結(jié)。v 在室溫下，硼、磷原子全部電離，v P區(qū)多子為空穴，N區(qū)多子為電子。交v 界面兩側(cè)的電子和空穴的濃度不同，于v 是界面附近的電子將通過界面向右擴散v

2、運動，而空穴向左擴散運動（圖1）v 隨著電子和空穴的擴散，在交界面v 附近形成不能移動的電離磷原子P和v不能移動的電離硼原子B，它們阻礙P區(qū)空穴向N區(qū)及N區(qū)電子向P區(qū)繼續(xù)流動，稱為耗盡v層。又因為耗盡層存在由N區(qū)指向P區(qū)的電場，稱為內(nèi)建電場。在內(nèi)建電場的作用下,將產(chǎn)v生空穴向右而電子向左的漂移運動,其方向與擴散作用相反（如下圖）NP圖1內(nèi)建電場NP 在圖2中，P-N結(jié)處于平衡狀態(tài)。在自建電場作用下形成的漂移電流等載流子濃度差形成的擴散電流，從而使P-N結(jié)中的靜電流為0。 當入聲光照在電池上時，在N區(qū)、耗盡區(qū)和P區(qū)中激發(fā)出光生電子空穴對。光生電子空穴對在耗盡區(qū)中產(chǎn)生后，立即被內(nèi)建電場分離，光生電

3、子被送進N區(qū)，光生空穴被送到P區(qū)。根據(jù)耗盡近似條件，耗盡區(qū)邊界處的載流子濃度近似為0，即p=n=0。在N區(qū)中，光生電子空穴對產(chǎn)生以后，光生空穴便向P-N結(jié)邊界擴散，一旦到達P-N結(jié)邊界，便立即受到內(nèi)建電場作用，被電場力牽引做漂移運動，越過耗盡區(qū)進入P區(qū)，光生電子（多子）則被留在N區(qū)。P區(qū)中的光生電子同樣的先因為擴散，后因為漂移而進入N區(qū)，光生空穴留在P區(qū)。如此便在P-N結(jié)兩側(cè)形成了正、負電荷的積累。產(chǎn)生了光生電壓，這就是“光生伏打效應(yīng)”。當電池接上一負載后，光電流就從P區(qū)經(jīng)負載流至N區(qū)，負載中即得到功率輸出。圖22、等效電路RsIDILIshUCjIRLUjRsh 當受光照射的太陽能接上負載時

4、，光生電流經(jīng)負載，并在負載兩端建立起端電壓。這時太陽能電池的工作情況可由左圖所示等效電路來描述。圖3中把太陽能電池看成穩(wěn)定的產(chǎn)生光電流IL的電流源（只要光源穩(wěn)定）。由圖中可以看出，流經(jīng)負載的電流為I=ILID-Ish 。UOC：RL=時（I=0，相當于開路）的電壓U為開路電壓UOC。ISC ：RL=0 時（U=0，相當于短路）的電流I為短路電流ISC。Rsh ：周邊刻蝕沒有完全刻掉，存在漏電，上下導(dǎo)通的電阻為并聯(lián)電阻。RS ：由材料體電阻、接觸電阻、探針及導(dǎo)線電阻幾部分組成。Irev=ID (P-N結(jié)漏電) + Ish （邊緣漏電，等離子刻蝕）圖3 從上述參量關(guān)系中我們可以判斷數(shù)據(jù)異常的原因：

5、（1）串聯(lián)電阻大 可能原因為：漿料與硅接觸不好或探針壓力不夠等。（2）并聯(lián)電阻小 周邊刻蝕沒有做好。相應(yīng)還會導(dǎo)致漏電流加大。（3）漏電流大 周邊刻蝕沒有做好，一次清洗有離子粘污、擴散間潔凈度不夠。（4）開路電壓小 原因為漏電流大（5）短路電流小 串聯(lián)電阻大或漏電流大。 體電阻大或接觸電阻大串聯(lián)電阻變大短路電流減小漏電流變大開路電壓下降開路電壓上升周邊刻蝕沒做好離子粘污或潔凈度不夠并聯(lián)電阻變小數(shù)據(jù)分析框架圖3、I-V曲線OVmVocImIscVIAM 當負載RL從0變化到無窮的時候，就可以畫出太陽能的負載特性曲線（伏安特性曲線）。曲線上的每一點稱為工作點，工作點的橫坐標和縱坐標即為相應(yīng)的工作電壓

6、和工作電流。若改變負載RL達到某一個特定值Rm ，此時在曲線上得到一個點M，對應(yīng)的工作電流和工作電壓之積最大（PmImVm），我們就稱這點M為該太陽電池的最大功率點。其中Im為最佳工作電流，Vm為最佳工作電壓，Rm為最佳負載電阻，Pm為最大輸出功率。圖4 太陽電池負載特性曲線從I-V曲線查找問題圖5 不同串連電阻得出的IV測試結(jié)果圖6 不同并連電阻得出的IV測試結(jié)果二、參量的測量及計算1、開路電壓，短路電流的計算 從圖4可知，測量得到的曲線與V、I兩軸的交點即開路電壓，短路電流。2、最佳工作電壓，最佳工作電流，最大功率的計算 一般情況下，直接求會有一些麻煩。所以，可以在計算機上按照步長，求 得

7、每一點的，然后直接取其中的最大值就是了。這時，該點所對應(yīng)的電壓 和電流也就是最佳工作電壓，最佳工作電流。3、填充因子的計算 最大功率（Pm）與開路電壓短路電流之積（VocIsc）的比值就稱為填充 因子（FF） 填充因子是表征太陽電池性能的優(yōu)劣的重要參數(shù)之一。4、并聯(lián)電阻與串聯(lián)電阻的近似解法 只要測量出在 附近的 曲線的斜率，就可以求出 的值了。 測量出在 附近的 曲線的斜率，就可以求出 的值了。 5、太陽電池效率的計算 在太陽電池受到光照時，輸出電功率和入射光功率之比就稱為太陽電池的 效率，也稱為光電轉(zhuǎn)換效率。scocmmscocmIVIVIVPFF0VVI shRocVV VI sR0)(dhcAVIFFPAVIFFPAVIPAPtocscintocscintmmintm三、Berger系統(tǒng)操作1、更改電池型號（對應(yīng)面積）2、確認脈沖激光器的電壓3、片盒預(yù)警和報警的設(shè)置4、數(shù)據(jù)庫的建立與數(shù)