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《光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗臺設計與搭建》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、萬方數(shù)據!蘭蘭型!魚旦!二!!!!CNll——2034／T實驗技術與管理ExperimentalTechnologyandManagement第29卷第12期2012年12月V01_29No．12Dec．2012光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗臺設計與搭建閻娜(電子科技大學機械電子工程學院，四川成都611731)摘要：基于光伏效應，設計并搭建了離網型及并網型光伏發(fā)電實驗系統(tǒng)，測試太陽能的利用效率。關鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電；實驗中圖分類號：TM615；G642．423文獻標志碼：A文章編號：1002—4956(2012)12—0071—04Designandconstruction
2、ofbenchaboutphotovoltaicpowergenerationsystemYfinNa(SchoolofMcchatronicsEngineering，UESTC，Chengdu611731，China)Abstract：Basedonthephotovohaiceffect，theoff—gridandon—gridphotovohaicpowergenerationexperimentalsystemisdesignedandsetup，whichcantesttheefficiencyoftheuseofsolarenergy．Keyword
3、s：solar；photovohaicpowergeneration；experiment通過光電轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能進行利用。由于光電轉換裝置通常是利用半導體器件的光伏效應進行光電轉換的，因此太陽能光發(fā)電技術又稱太陽能光伏技術[1t。1光伏發(fā)電原理1．1太陽能電池1．1．1太陽能電池的結構太陽能電池板作為電源，它是一個直流源，但它不是恒流源，也不是恒壓源。本文選擇晶體硅太陽能電池。晶體硅太陽能電池以硅半導體材料制成大面積pn結進行工作。一般采用n+／p同質結的結構，即在約10cm×10cm面積的P型硅片(厚度約500肚m)上用擴散法制作出一層很薄(厚度
4、約0．3肚m)的經過重摻雜的n型層。然后在n型層上面制作金屬柵線，作為正面接觸電極。在整個背面也制作金屬膜，作為背面歐姆接觸電極，這樣就成了晶體硅太陽能電池。為了減少光的反射損失，一般在整個表面上再覆蓋一層減反射膜。收稿日期：2012—03—31基金項目：電子科技大學2010實驗室專項建沒項目(Y03009023701050)作者簡介：閻娜(1980)，女．山西永濟，碩士，工程師，研究方向：機電一體化及其控制等方面的實驗和教學研究．E-mail：loveyanna2002@163．com太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，其作用是將太陽的輻射能轉換為電能，或
5、送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板采用15W，單晶硅A級片兩塊。單塊太陽能電池板的開路電壓V。一(21+1)V，短路電流I。=(1．o士0．1)A。1-1．2光伏效應當太陽光(或其他光)照射到太陽能電池上時，電池吸收光能，能量大于禁帶寬度的光子穿過減反射膜進入硅中，激發(fā)出光生電子一孔穴對，并立即被內建電場分離，光生電子被送進n區(qū)，光生孔穴則被推進P區(qū)，這樣在內建電場的作用下，光生電子一孔穴對被分離，在光電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產生了“光生電壓”，這就是“光生伏特效應”，簡稱光伏f3]。在內建電場的兩側引出電極并接上負載，在負載中就有“光生電流
6、”流過，從而獲得功率輸出。圖1和圖2分別是光生電子移動示意圖及光生伏特效應原理圖。N申磚P■．I}{=圖1光生電子移動示意圖萬方數(shù)據72實驗技術與管理圖2光伏效應原理圖太陽能電池的工作原理是基于光伏效應。當光照射太陽能電池時，將產生一個由n區(qū)到p區(qū)的光生電流J加同時，由于Ion結二極管的特性，存在正向二極管電流Jo，此電流方向從p區(qū)到n區(qū)，與光生電流相反。因此，實際獲得的電流I為卜h叫I)_k叫。『exp(器)_1](1)式中Vn為結電壓，J。為二極管的反向飽和電流，J。n為與入射光的強度成正比的光生電流，其比例系數(shù)是由太陽能電池的結構和材料的特性決定。刀為理想系
7、數(shù)，是表示pn結特性的參數(shù)，通常在1～2之間；q為電子電荷；走。為波爾茲曼常數(shù)；"it為溫度。當電池接上負載R后，若負載使電池的功率輸出為最大時，它對應的最大功率P。，為P。一InlV。、(2)式中，J。和V。分別為最佳工作電流和最佳工作電壓。將V。。與I。。的乘積與最大功率P。之比定義為填充因子FF，則：p1廠r盯一最一渡門)FF為太陽電池的重要表征參數(shù)，F(xiàn)F愈大則輸出的功率愈高。FF取決于入射光強、材料的禁帶寬度、理想系數(shù)、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等。太陽能電池的轉換效率刁定義為太陽能電池的最大輸出功率與照射到太陽能電池的總輻射功率Pi。之比，即線上都可以找到一個最
8、大的功率輸
