光照角度對太陽能電池特性影響的實驗研究

李秋真，林春丹，張萬松*，楊振清，周廣剛

(1.中國石油大學(北京) 新能源與材料學院，北京 102249；2.中國石油大學(北京) 理學院，北京 102249)

太陽能作為清潔、可再生的新能源，其光伏發電技術日益受到重視[1，2]，太陽能電池特性亦成為一大研究熱點。目前，太陽能電池的基本特性測量實驗已成為一項大學物理實驗項目，在國內眾多高校中開設[3]。但由于該實驗裝置中光源與太陽能電池板相對位置的固定性，實驗內容僅局限于負載電阻改變時電壓和電流值的測定。

近年來，學者在該實驗的基礎上研究了光照強度、光源與太陽能電池板的照射距離、電池板的被照射面積等因素對太陽能輸出效率的影響[4-6]。但缺少結合太陽真實運轉情況的模擬分析。實際情況下，若以地球上某一固定點為參照，其與太陽的距離可視為一個定值，由地球轉動產生的距離變化可忽略不計。但由于太陽東升西落和各地區緯度不同導致的太陽照射角度變化可對太陽能電池的輸出效率產生重要影響。王玉清[7]、張天民[8]等人通過轉動太陽能電池板，研究了光照角度對太陽能電池特性的影響，但僅局限于一維層面上的角度改變，相當于模擬了赤道上的光照情況，其他緯度下光照角度的影響尚未有所研究。因此，本文從太陽能電池基本特性測量實驗入手，在二維層面研究了光照角度對太陽能電池輸出特性的影響。

1 太陽能電池的工作原理

太陽能電池的基本結構是一個大面積的平面P-N結，太陽能電池利用半導體P-N結受光照射時的光伏效應發電，圖1為半導體P-N結示意圖。……