太阳能电池的特性及测量

　　下面以市售小型太阳电池板做实验，以帮助大家了解太阳电池的性能。

　　1．开路输出电压和短路输出电流
　　
　　实验电路如下图所示，用灯泡照射太阳电池，并改变光照亮度，测得电压和电流如下表所示。当开关SW1断开时，DC电压表指示的电池电压称为开路电压：闭合SW1，DC电流表指示的电流称为短路电流。4001ux相当于一般办公桌上的照度，而太阳电池远离和贴近100W的白炽灯泡可分别得到30001ux～l0000lux的照度：在冬至前后阴天的早晨，照度约l000lux～30001ux，而在15时前后两晒的情况下，照度约3万1ux～8万lux。

　　2．电流随照度变化而变化
　　
　　利用下图所示电路，通过改变灯泡与太阳电池板的距离来改变照度，可观察到电流表的指示值亦随之变化。这里使用的太阳电池的最小单元的额定参数是0.5V、250mA。

　　把太阳电池并联时，可驱动消耗电流大的设备。

　　增大太阳电池单元的面积，可增加输出电流。太阳电池的输出电流与其受光面积成正比。

　　3．输出电压与输出电流的关系
　　
　　(1)输出特性太阳电池的发电能力，可用其输出电压、电流随负荷的变化，即“I-V曲线”来表示，I-V曲线是太阳电池输出特性的重要表征。

　　I-V曲线测定的方法很简单，给太阳电池接上适当电阻并用光照射，同时测定输出电压和电流，电路如下图所示。测定光源分别为30001ux的白炽灯和日光灯，根据测定的电压和电流绘出I-V曲线，而输出功率则等于电压×电流。

　　(2)硅晶太阳电池硅晶太阳电池曾是市场的主流，下图是4.0V、85mA硅晶太阳电池的实测值。从其I-V曲线可看出，从开路电压的零电流开始，电流徐徐增加，而电压略有下降。当电流增大到某一点时，电压急剧下跌，在电流最大时输出电压为零．即曲线的前半部分为恒压特性，后半部分为恒流特性。

　　由此可见，太阳电池在接上重负荷时，输出电压下降，但不会输出超过自身额定电流以上的电流。

　　故太阳电池不会因短路而损坏，这是它与其他化学电池不同的地方。

　　从下图还可以看出，太阳电池的输出功率在恒压区域随电流增加而增加，在恒流区域随电压下降而下降，最大功率点在恒压和恒流区域的交接点附近。改变光源的照度，最大输出点会有位移。

　　4、寻找最大输出点
　　
　　如果改变太阳电池的负荷（输出电压Vout和输出电流Iout），跟踪Vout和Iout，就可找到太阳电池的最大功率点，即最大输出点。但在实际应用中，要想达到最佳负荷状态是不可能的。为使太阳电池工作在最佳状态，我们来做以下的实验。

　　(1)电路实验
　　
　　下图所示是典型的开关稳压电路，通过调整VR1可改变PWM的占空比。输出端接了一只2.5V、0.3A的小电珠。用六个1.0V、250mA太阳电池串联成6V、250mA电池并面对光照，调节VR1改变PWM占空比，来调节小电珠的亮度。

　　首先在lQ00lux照度下，小电珠直接与太阳电池相连，反复将VR1左旋、右旋，使小电珠呈明暗变化，寻找到最亮点，该点就是最大输出点。这时，小电珠的电流为230mA。然后将照度改为30001ux，再用上述方法找到最大输出点，这时，小电珠电流为300mA。

　　(2)最大输出点自动跟踪技术
　　
　　因为太阳电池的最大输出点是随照度的变化而移动的，为了得到太阳电池的最大发电能力，需要使太阳电池工作在最大输出点。太阳电池最大输出点自动调整系统，称为MPPT(M0aixmum Power Point Tracking)，

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