光照角度对太阳能电池特性影响的实验研究

李秋真，林春丹，张万松*，杨振清，周广刚

(1.中国石油大学(北京) 新能源与材料学院，北京 102249；2.中国石油大学(北京) 理学院，北京 102249)

太阳能作为清洁、可再生的新能源，其光伏发电技术日益受到重视[1，2]，太阳能电池特性亦成为一大研究热点。目前，太阳能电池的基本特性测量实验已成为一项大学物理实验项目，在国内众多高校中开设[3]。但由于该实验装置中光源与太阳能电池板相对位置的固定性，实验内容仅局限于负载电阻改变时电压和电流值的测定。

近年来，学者在该实验的基础上研究了光照强度、光源与太阳能电池板的照射距离、电池板的被照射面积等因素对太阳能输出效率的影响[4-6]。但缺少结合太阳真实运转情况的模拟分析。实际情况下，若以地球上某一固定点为参照，其与太阳的距离可视为一个定值，由地球转动产生的距离变化可忽略不计。但由于太阳东升西落和各地区纬度不同导致的太阳照射角度变化可对太阳能电池的输出效率产生重要影响。王玉清[7]、张天民[8]等人通过转动太阳能电池板，研究了光照角度对太阳能电池特性的影响，但仅局限于一维层面上的角度改变，相当于模拟了赤道上的光照情况，其他纬度下光照角度的影响尚未有所研究。因此，本文从太阳能电池基本特性测量实验入手，在二维层面研究了光照角度对太阳能电池输出特性的影响。

1 太阳能电池的工作原理

太阳能电池的基本结构是一个大面积的平面P-N结，太阳能电池利用半导体P-N结受光照射时的光伏效应发电，图1为半导体P-N结示意图。……