PN结太阳能电池光生伏特效应光谱特性及太阳能电池综合参数测试 -(4)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 425 450 475 500 525 550 575 600 625 650 675 700 725 750 775 800 825 850 875 900 925 950 975 1000 1 2 4 6.5 10.5 16 22 32.5 39.5 45 53 59 67 75 78 80 81 79 75 70 61 47 43 34 16.09 27.5 56.4 102.6 153.4 200 261 352 484 618 754 884 993 1121 1202 1289 1405 1521 1639 1713 1751 1717 1615 1501 0.181305 0.200373 0.185115 0.157091 0.161644 0.180336 0.181748 0.190785 0.161892 0.138888 0.129109 0.118211 0.115383 0.110599 0.103811 0.096184 0.086638 0.075759 0.064838 0.056293 0.046694 0.035724 0.033857 0.028084 5.515565 4.990686 5.402039 6.365742 6.186434 5.545206 5.502128 5.2415 6.176939 7.20003 7.745407 8.459473 8.666774 9.041711 9.632889 10.396758 11.542244 13.19976 15.423067 17.764248 21.416231 27.992459 29.536137 35.607934 1.595325 1.312792 1.084689 0.899003 0.746765 0.621182 0.51704 0.430297 0.357777 0.296969 0.245865 0.202848 0.166607 0.13607 0.110355 0.088735 0.070603 0.055453 0.042861 0.032467 0.023968 0.017106 0.01166 0.007443 0.626831 0.761735 0.921923 1.112343 1.339109 1.609835 1.934084 2.323978 2.795037 3.367355 4.067272 4.929791 6.002143 7.349169 9.061642 11.269514 14.163686 18.033165 23.331364 30.800765 41.722841 58.460515 85.762086 134.354427 选取的狭缝宽度为1.70mm，线性区域的波长范围是700nm～950nm，Ln＝17.600874um。

b) 测Sn：

利用1）中的线性范围，算出Sn结果如下：

表2 “pn结光生伏特效应光谱特性研究”测量Sn数据表

I 13 14 15 16 17 18 19 20 21 λ/nm 700 725 750 775 800 825 850 875 900 Sn/um -19885.376 -19885.376 -19885.376 -19885.376 -19885.376 -19885.376 -19885.376 -19885.376 -19885.376 22 23 I 1 2 3 4 5 6 7 8 925 950 λ/nm 400 425 450 475 500 525 550 575 -19885.376 -19885.376 Sp/um -606425.484 1369171.801 111774.679 74281.191 77315.055 25855.356 -4594.385 -14744.836 表3 “pn结光生伏特效应光谱特性研究”测量Sp数据表

c) 实验曲线：

在稳定光照下，开路的PN结内IL=IF，，形成稳定的光生电压VOC，短路情况下，IF=0，光生电流IL全部流经外电路。光谱响应是表示不同波长的光产生电子空穴对的能力。太阳能电池的光谱响应就是某一波长的光照射到PN结表面时，每一光子平均所能收集的载流子数。

等量子光谱响应Qq()表示波长为的一个光子入射到电池上所收集到的平均光电子数。从表中数据可以看出，从400nm-1000nm，随着波长的增大，响应Qq()逐渐减小，吸收数渐减小，1/Qq()与1/

之间的曲线如图10所示。

逐

1/Qq(λ)～1/α(λ)图40353025201510500204060801001/α(λ)/um1201401601/Qq(λ)

图 10 1/Qq(λ)～1/α(λ)图

2. 太阳能电池

图11 实验所得I-V曲线

根据曲线及数据和公式计算并分析太阳电池6个重要参数。 a) 最大输出功率和最佳负载 在AM1.5的曲线上，根据各点的

乘积值最大，得Vm=0.33V,Im=65mA,所以

，

b) 填充因子

c) 光转换效率

d) 串联电阻RS

(1) Pa(0.33,65) Pb(0.311,56) 即Va=-0.33V,Vb=-0.311V

(2)同理， e) 反向饱和电流I0

f) PN结质量因子A 由于

，所以质量因子为：

3.85

九、 实验小结

本实验的实验系统相对简单，操作步骤也简单明确。光生伏特的实验中的要点有：需要预热光源；当微安表指针反转时调换电极；选择合适的狭缝宽度。由于实验操作比较简单，实验数据也是由软件操作完成的，但是数据背后的理论知识很多，需要仔细地分析数据背后的理论知识。理论分析需要本科学的半导体知识，通过本次实验，对本科的知识有了更好的理解。而在负载特性的实验中，测试暗电流时在记录仪上找不到图像，是因为是在第四象限，不能在图中显示，此时需要反方向转动调节控光稳压器电流旋钮，在测试暗电流时需要将光源用黑布挡住。实验中保证钨灯垂直入射光电池，调零旋钮选好后保持不变实验中由于样品使用时间很长，所以样品质量受损，实验所得的曲线和理论的曲线相差很大。实验也完成了受损的曲线，分析了受损的原因。最后是用的老师给的曲线数据进行分析的，通过数据处理分析，明白了太阳能电池的原理、实际应用、学会了用不同的参数来分析太阳能电池的性能，对以后实际应用提供了理论基础。

本次实验复习了本科所学知识与所做实验，最主要的是在再次实验过程中更深刻的体会到了实验的目的与意义。对于实验来说，过程要比结果更为重要，无论错误还是正确的结果都可以做数据分析，错误的可以分析原因，正确的可以求解数据。所以，虽然由于实验数据质量不好，但是仍旧可以获得许多重要的信息，以及学习很多重要的只是。比如了解了太阳能电池的结构以及工作原理。而且学会了太阳能电池性能的测试方法，归纳了注意事项。总之，本次实验收获很多。