CN103063998A - 便捷式太阳能电池j-v曲线测量仪 - Google Patents

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黄远明
马青兰
翟保改
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Changzhou University
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Abstract

本发明提供一种便捷式测量太阳能电池J-V曲线的仪器，其结构特征在于所述的测量仪器是由一个电压表，一个电流表，可变电阻器和导线组成；其操作特征在于通过改变太阳能电池外接电路里的电阻值而引起太阳能电池的输出电压和输出电流发生改变。所述的太阳能电池J-V曲线的测量仪器，能够为太阳能电池提供稳定可靠的分析测试，其基本测量功能包括但不限于完整I-V曲线测量，完整J-V曲线测量，完整P-V曲线测量，短路电流测量，开路电压测量，短路电流密度测量，峰值功率测量，峰值功率电流测量，峰值功率电压测量，能量转化效率测量，填充因子FF测量。它是一种低装配低制造成本但性能可靠的太阳能电池测试仪器。

Description

便捷式太阳能电池J-V曲线测量仪
一、技术领域
本发明涉及一种测量太阳能电池J-V曲线的仪器，属于发电电气设备的技术领域。
二、背景技术
太阳能电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。太阳能电池的测试仪器对光伏产品的分析表征和研发均具有举足轻重的作用。现有的太阳电池测试仪器组成复杂，体型庞大，造价高昂。因此，开发一种低装配低制造成本但性能可靠的便捷式太阳能电池测试仪器，对于广大科技工作人员和微型高科技企业具有十分重要的意义。
本发明提供一种测量太阳能电池J-V曲线的仪器。该仪器具有易于设计，体积小，低装配，低制造成本，可靠性高的特点，能够为各种太阳能电池提供稳定可靠的分析测试，其基本测量功能包括完整I-V曲线测量，完整J-V曲线测量，完整P-V曲线测量，短路电流测量，开路电压测量，短路电流密度测量，峰值功率测量，峰值功率电流测量，峰值功率电压测量，能量转化效率测量，填充因子FF测量。
三、发明内容
本发明提供一种测量太阳能电池J-V曲线的仪器，其结构特征在于所述的测量仪器是由一个电压表，一个电流表，可变电阻器和导线组成。
本发明所述的太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，包括但不限于单晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，纳米硅太阳能电池，有机薄膜太阳能电池，染料敏化太阳能电池，纳米氧化锌或其它纳米光电材料制成的太阳能电池。
本发明所述的电压表，其特征在于：(a)所述电压表是用来测量测试电路中选定两个端子之间的电压值；(b)所述电压表的工作量程在1微伏特至500伏特之间。
本发明所述的电流表，其特征在于：(a)所述电流表是用来测量测试电路中电流值；(b)所述电压表的工作量程在1皮安至100安培之间。
本发明所述的可变电阻器，其特征在于：(a)所述可变电阻器是用来改变测试电路中电流值及其选定两个端子之间的电压值；(b)所述可变电阻器的工作阻值在1微欧姆至1兆兆欧姆之间可调。
本发明所述的太阳能电池J-V曲线测量仪器，其特征在于关键测量步骤如下：(a)将太阳能电池的一个输出电极接到电流表的一个输入端；(b)将电流表的输出端接到可变电阻器的一个接线端，将可变电阻器的另一个接线端接到太阳能电池的另一个输出电极；(c)将所述电压表的两个接线端分别与太阳能电池的两个输出电极相连以便读出太阳能电池的输出电压；(d)用光照射太阳能电池，改变可变电阻器的工作阻值使其达到无穷大，使太阳能电池处于开路状态，记下开路状态下的电流值(为零)和电压值(开路电压)；(e)用光照射太阳能电池，改变可变电阻器的工作阻值，使其从无穷大逐步减小但不等于零欧姆，对每一个电阻值分别记下对应的电流值和电压值；(f)用光照射太阳能电池，改变可变电阻器的工作阻值使其为零欧姆，记下对应的电流值(短路电流)和电压值(为零)；(g)用上述电流数据和电压数据绘制I-V曲线，即得到太阳能电池I-V曲线；将I-V曲线里的每个电流值除以太阳能电池的有效面积之后，即获得太阳能电池J-V曲线。
本发明所述的太阳能电池J-V曲线的测量仪器，其特征在于：通过改变外接电路里的电阻值而引起太阳能电池的输出电压和输出电流发生改变。
本发明所述的太阳能电池J-V曲线的测量仪器，能够为太阳能电池提供稳定可靠的分析测试，其基本测量功能包括但不限于完整I-V曲线测量，完整J-V曲线测量，完整P-V曲线测量，短路电流测量，开路电压测量，短路电流密度测量，峰值功率测量，峰值功率电流测量，峰值功率电压测量，能量转化效率测量，填充因子FF测量。
四、附图说明
图1是依据本实施方式所构建的二氧化钛染料敏化太阳能电池J-V曲线测试电路图。
图2是依据本实施方式所测得的二氧化钛染料敏化太阳能电池I-V曲线。
图3是依据本实施方式所测得的二氧化钛染料敏化太阳能电池J-V曲线。
五、具体实施方式
取一个微安表，一个毫伏表，一个阻值为100兆欧姆的滑线电阻器，导线和一个二氧化钛染料太阳能电池。该二氧化钛染料太阳能电池的有效面积为2平方厘米，其自身带有两根金属引线以便于光生电压和电流的输出。将二氧化钛染料太阳能电池的一个输出电极接到电流表的一个输入端，再将电流表的输出端接到可变电阻器的一个接线端，然后将变电阻器的另一个接线端接到太阳能电池的另一个输出电极，完成了主要线路的连接。将电压表的两个接线端分别与太阳能电池的两个输出电极相连以便读出太阳能电池的输出电压。图1是依据本实施方式所构建的测试仪器电路图。
用太阳光模拟器发出的光照射太阳能电池，断开可变电阻器两根连线使太阳能电池处于开路状态，记下开路状态下的电流值为零和电压值为182毫伏，即开路电压为182毫伏。用光照射太阳能电池，改变可变电阻器的工作阻值，使其从最大值逐步减小，对每一个电阻值分别记下对应的电流值和电压值。最后，在光照射太阳能电池的条件下，改变可变电阻器的工作阻值使其为零欧姆，记下与零欧姆电阻所对应的电流值为3.41微安和电压值(为零)，即短路电流为3.41微安。
用上述电流数据和电压数据绘制I-V曲线，即得到太阳能电池I-V曲线。图2是依据本实施方式所测得的二氧化钛染料敏化太阳能电池I-V曲线。将图2中的I-V曲线里的每个电流值除以太阳能电池的有效面积2平方厘米之后，即获得太阳能电池J-V曲线。图3是依据本实施方式所测得的二氧化钛染料敏化太阳能电池J-V曲线。
根据图2和图3中的数据，可以很容易地获得P-V曲线，短路电流值，开路电压值，短路电流密度值，峰值功率值，峰值功率电流值，峰值功率电压值，能量转化效率值，填充因子FF值。

Claims (8)

1.便捷式测量太阳能电池J-V曲线的仪器，其结构特征在于所述的测量仪器是由一个电压表，一个电流表，可变电阻器和导线组成。
2.如权利要求1所述的太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，包括但不限于单晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，纳米硅太阳能电池，有机薄膜太阳能电池，染料敏化太阳能电池，纳米氧化锌或其它纳米光电材料制成的太阳能电池。
3.如权利要求1所述的电压表，其特征在于：
(a)所述电压表是用来测量测试电路中选定两个端子之间的电压值；
(b)所述电压表的工作量程在1微伏特至500伏特之间。
4.如权利要求1所述的电流表，其特征在于：
(a)所述电流表是用来测量测试电路中电流值；
(b)所述电压表的工作量程在1皮安至100安培之间。
5.如权利要求1所述的可变电阻器，其特征在于：
(a)所述可变电阻器是用来改变测试电路中电流值及其选定两个端子之间的电压值；
(b)所述可变电阻器的工作阻值在1微欧姆至1兆兆欧姆之间可调。
6.如权利要求1所述的太阳能电池J-V曲线测量仪器，其特征在于关键测量步骤如下：
(a)将太阳能电池的一个输出电极接到电流表的一个输入端；
(b)将电流表的输出端接到可变电阻器的一个接线端，将变电阻器的另一个接线端接到太阳能电池的另一个输出电极；
(c)将所述电压表的两个接线端分别与太阳能电池的两个输出电极相连以便读出太阳能电池的输出电压；
(d)用光照射太阳能电池，改变可变电阻器的工作阻值使其达到无穷大，使太阳能电池处于开路状态，记下开路状态下的电流值(为零)和电压值(开路电压)；
(e)用光照射太阳能电池，改变可变电阻器的工作阻值，使其从无穷大逐步减小但不等于零欧姆，对每一个电阻值分别记下对应的电流值和电压值；
(f)用光照射太阳能电池，改变可变电阻器的工作阻值使其为零欧姆，记下对应的电流值(短路电流)和电压值(为零)；
(g)用上述电流数据和电压数据绘制I-V曲线，即得到太阳能电池I-V曲线；将I-V曲线里的每个电流值除以太阳能电池的有效面积之后，即获得太阳能电池J-V曲线。
7.如权利要求1或6所述的测量太阳能电池J-V曲线的仪器，其特征在于：通过改变外接电路里的电阻值而引起太阳能电池的输出电压和输出电流发生改变。
8.如权利要求1或6或7所述的太阳能电池J-V曲线的测量仪器，能够为太阳能电池提供稳定可靠的分析测试，其基本测量功能包括但不限于完整I-V曲线测量，完整J-V曲线测量，完整P-V曲线测量，短路电流测量，开路电压测量，短路电流密度测量，峰值功率测量，峰值功率电流测量，峰值功率电压测量，能量转化效率测量，填充因子FF测量。
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