在现有太阳能电池特性教学工具的基础上，设计了基于固态制冷片的太阳能电池温度特性实验，扩展了太阳能电池的实验内容。验结果与理论一致，温度对开路电压的影响，短路电流和太阳能电池的发光特性得到了很好的验证。阳能电池，开路电压，短路电流，温度特性简介光伏太阳能发电技术是现阶段最有前景的发电技术。为光伏发电的电源，太阳能电池具有重要的参考价值，可以提高其生产工艺水平和性能。而，通过太阳能电池产生能量的过程是放热过程，并且温度的升高降低了硅半导体的带隙，这恶化了其伏安特性。着光伏电池温度的升高，开路电压显着降低，短路电流略有增加，太阳能电池的转换效率降低[1]。此，温度是影响太阳能电池光电转换效率的重要因素之一。提高太阳能发电的效率，研究其特性是不可避免的。度。于测量太阳能电池特性的实验装置主要研究太阳能电池的照明特性，I-V特性和充电特性。不测量温度特性。本文中，我们开发了一种基于半导体制冷芯片的温度控制装置，该芯片测量不同温度条件下太阳能电池照明特性和I-V特性的变化。理太阳能电池太阳能电池的主要结构是PN结，在没有照明的情况下可以被认为是二极管。极管电流Id通过二极管的特性获得：其中IS是反饱和电流，k是常数Boltz Man，T是绝对温度，q是电子量，V是结电压。光入射到太阳能电池表面的PN结上时，只要入射光子的能量大于半导体材料的能量间隔，光子就被太阳能电池吸收到太阳能电池。生电子和空穴对。子和空穴对分别受二极管内部电场的影响，产生光电流。恒定速度产生的电子 – 空穴对提供通过PN结的电流，如图1所示，EC是半导体导电条，EV是半导电价带。
太阳能电池提供的净电流I是其光生电流和二极管电流之间的差值，如图2所示。此，太阳能电池在光照条件下的伏安特性可表示如下：当太阳能电池的输出端短路时，V = 0。路电流电路可以通过（2）获得：ISC = Iph当太阳能电池的输出打开时，I = 0，这意味着Iph = Id，并且可以通过（2）获得开路电压：填充是太阳能电池的重要指标，定义为最大功率，开路电压和温度升高时的短路电流，太阳能电池的短路电流略有增加，而电路电压开路和填充因子线性减小，导致输出功率和转换效率随温度的增加而增加。导体制冷原理半导体制冷是一种基于热电现象的制冷方法，它利用“塞贝克”效应的逆效应 – “帕尔帖”效应的原理来实现制冷。两种不同的半导体材料组合以形成闭环。果两个触点的温度不同，则在环路中产生电位差。
种现象称为热电效应，也称为塞贝克效应。反，在两种不同半导体组合物的闭环中，如果施加直流电，则接触将被冷却并且接触将变热，从而形成称为“珀耳帖”效应的温差。此，可以通过控制电流的方向和大小来实现冷却/加热的目的。态制冷的优点是不存在制冷剂，噪音，环境污染，体积小，重量轻，反向电流加热，冷却和冷却非常方便。热。验系统结构示意图实验系统主要由光源，太阳能电池板，制冷模块和温度显示模块组成，如图3所示。验采用三个制冷模块，在模块工作的情况下实现太阳能电池板工作环境温度的变化，两个模块工作，三个模块工作，并记录高值。中低档带温度显示模块。同的实验温度。源更好地模拟太阳光，而白光源使用碘化钨灯，其发光光谱接近太阳光谱：在现有实验条件的基础上，面板太阳能使用普通的单晶硅太阳能电池，其光接收面为150 *。150毫米。里，光源和面板直接用于特性FB736A太阳能电池研究实验仪器。冷模块的固态制冷机的基本部件是一对热电偶，它是基于珀耳帖效应实现的。实验选用TEC1-12706半导体制冷芯片作为制冷元件：制冷剂芯片的最大制冷功率为58 W，最大工作电压为15 V，工作电流最大值为5.8A，最大温差为67℃。了获得更好的冷却效果，除了选择合适的电压和电流外，热端应具有良好的耗散条件。和冷端应具有良好的冷传导条件。图4所示，这里的散热器采用纯铜热管加入冷凝水，再加上铝合金散热网，可以更快地传递热量，提高冷却效率。度显示模块由数字显示温度控制器和温度传感器组成.XD-W2308数字显示温度控制器和深圳兴达科技NTC热敏电阻温度传感器使用恒业。度控制器的测量精度为±0.1°C，温度范围为-55°C至120°C，刷新率为0.2 s，冷凝器价格环境要求为-10°C至60℃，湿度要求为20％~85％，可满足实验要求。用。
择热敏电阻作为本实验的温度传感器，因为它具有以下优点：高稳定性，小尺寸，灵敏度和低价格：它可以从每摄氏度几百欧姆变化，其灵敏度大于热电偶。
验方法和结果测量太阳能电池在不同温度下的照明特性：当标准照明强度J0被修改时，太阳能电池与白光源X0 = 20cm的水平距离放置，然后根据照明强度与距离成反比的原理改变太阳能电池和光源Xi之间的距离，并计算对应于每个点的相对发光强度如下：J / J0在单个制冷模块，两个制冷模块和三个制冷模块的情况下，分别= X0 / Xi。量不同温度下的太阳能电池的短路电流ISC和开路电压UOC作为相对光强度的函数。
量结果在图5和6中示出：随着温度升高，太阳能电池的短路电流增加并且开路电压降低。是因为增加温度会降低材料的带隙，这会产生更多光子激发电子跃迁的效果，从而产生更大的光生电流，太阳能电池的暗电流呈指数增长。着暗电流增加，开路电压降低，使得开路电压随着温度的升高而降低，并且开路电压比短路电流更大程度地降低。- 电路增加。
不同温度下测量太阳能电池的IV特性：太阳能电池作为电源连接并在环路中充电。阳能电池的输出电流I与输出电压U之间的比率在不同的条件下测量太阳能电池的负载电阻。线。
仅使用一个制冷模块，使用两个制冷模块和使用三个制冷模块的情况下，测量太阳能电池的IV特性三次，并且测量结果示于图3中。时，可以获得太阳能电池的最大输出功率值及其相应的负载电阻，如图4所示。论温度是影响太阳能电池效率的重要因素。文设计了基于固态制冷板的太阳能电池的温度特性，实验结果非常有利于检测温度对太阳能电池照明特性的影响：升高温度会导致太阳能电池的短路电流略微增加，从而提高光电转换的效率。着下降。实验有助于学生根据传统太阳能电池的基本特性扩展实验内容，更好地了解太阳能电池的温度特性。
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