[实用新型]用于测试太阳能电池性能的实验教学系统

说明书

本实用新型提供的用于测试太阳能电池性能的实验教学系统，包括：光源、光源支架、导轨、太阳能电池、太阳能电池支架、照度计、电压表、电流表及可变负载，光源支架及太阳能电池支架设置于导轨两端并可沿导轨运动，该太阳能电池连接该可变负载，该电流表用于测量该太阳能电池的输出电流，该电压表用于测量该太阳能电池的负载电压；该照度计的测量探头与该太阳能电池置于同一平面以测量入射到该太阳能电池表面的光照强度，通过导轨、光源、太阳能电池以及照度计配合，能够测得不同光照强度下太阳能电池的伏安特性，能在较大范围内研究光照强度对电池特性的影响，进而分析填充因子、最佳负载电阻的变化规律，利于学生对太阳能电池工作特性的理解。

技术领域

本实用新型涉及实验教学技术领域，尤其涉及一种用于测试太阳能电池性能的实验教学系统。

背景技术

太阳能电池是一种将太阳光或其它光能直接转换成电能的器件，具有使用安全、环保、便捷等特点，其应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，应用十分广泛，市场前景好。

太阳能电池的性能参数主要包括：

1、开路电压(UOC)

开路电压：即将太阳能电池置于AM1.5光谱条件、100mW/cm2的光源强度照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。

2、短路电流(ISC)

短路电流：就是将太阳能电池置于AM1.5光谱条件、100mW/cm2的光源强度照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流值。

3、最大输出功率

太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号Pm表示。此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流，分别用符号Um和Im表示。

4、填充因子(FF，fill factor)

填充因子：是最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比(或者说是太阳能电池光伏特性曲线内所含最大功率与开路电压与短路电流乘积的比值)，是表征太阳能电池质量的重要指标，代表太阳能电池在带最佳负载时能输出的最大功率的特性，其值越大表示太阳能电池的输出功率(或光电转换效率)越大。填充因子一般用百分比表示，其值始终小于1。串、并联电阻对填充因子有较大影响。串联电阻越大，短路电流下降越多，填充因子也随之减少的越多；并联电阻越小，其分电流就越大，导致开路电压就下降的越多，填充因子随之也下降的越多。

5、转换效率

太阳能电池的转换效率指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率，等于太阳能电池的输出功率与入射到太阳能电池表面的能量之比。太阳能电池的光电转换效率是衡量电池质量和技术水平的重要参数，它与电池的结构、结特性、材料性质、工作温度、放射性粒子辐射损伤和环境变化等有关。

影响太阳能电池特性的因素有光照强度、温度、材料等。为了更加深入地理解太阳能电池的工作特性，需要研究不同光照强度下填充因子的变化规律，以确定电池最佳工作光强，进而充分利用光能；另外，还需要研究最佳负载变化规律，以在光照强度改变时定量调节负载电阻使电池保持最大输出功率。

但是，现有的用于测试太阳能电池性能的实验教学系统一般只能简单的测量太阳能电池的伏安特性，不能在较大范围内研究光照强度对电池特性的影响，不利于研发人员或学生深入理解太阳能电池的工作特性。

实用新型内容