本發(fā)明屬于電池技術領域，具體是指太陽能蓄電池的充電演示系統(tǒng)。

背景技術：

十八世紀的工業(yè)革命，大大推動了人類社會的生產(chǎn)力水平，使人類進入了機器大生產(chǎn)的工業(yè)時代。從此，人類大規(guī)模地開采礦產(chǎn)，砍伐森林，開墾草原，滿足世界經(jīng)濟的發(fā)展?？梢哉f，世界經(jīng)濟的現(xiàn)代化，得益于傳統(tǒng)能源，如石油、天然氣、煤炭與核裂變能的廣泛的投入應用。因而它是建筑在傳統(tǒng)能源基礎之上的一種經(jīng)濟。隨著科學技術日新月異地飛速發(fā)展，對能源的需求也在不斷增長。自 70 年代的世界石油危機后，人們才真正意識到，供應常規(guī)電力所用的石化燃料的儲量是有限的。能源危機迫在眉睫，根據(jù)對石油儲量的綜合估算，可支配的傳統(tǒng)能源從全球來看，已探明的石油儲量只能用到 2040 年，天然氣也只能延續(xù) 50-60 年左右，即使是儲量最豐富的煤炭最多也只能夠維持二三百年。就連近代才發(fā)展起來的核能發(fā)電的原料鈾的儲量也是有限的，而且還存在安全和污染的難題，同樣不能解決世界電力的長期穩(wěn)定供應問題。因此，如不盡早設法解決常規(guī)能源的替代能源，人類遲早將面臨燃料枯竭的危險局面。

太陽能光伏電池表面有一層金屬薄膜似的半導體薄片。當太陽光照射時，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導體吸收或透過。被吸收的光，當然有一些變成熱，另一些光子則同組成半導體的原子價電子碰撞，于是產(chǎn)生電子--空穴對。這樣，光能就以產(chǎn)生電子--空穴對的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋１∑牧硪粋?cè)和金屬薄膜之間將產(chǎn)生一定的電壓，這一現(xiàn)象稱為光伏效應。太陽能光伏電池正是一種利用光伏效應直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。對于半導體 P-N 結，光伏效應更明顯。因此，太陽能光伏電池都是由半導體構成的。太陽能電池的基本結構相當于一個大面積二極管，其基本特性也與二極管類似。當用適當波長的太陽光照射到半導體上時，光能被半導體吸收后，在導帶和價帶中產(chǎn)生非平衡載流子--電子和空穴。半導體內(nèi)在 P 型和 N 型交界面兩邊形成勢壘電場，能將電子驅(qū)向 N 區(qū)，空穴驅(qū)向 P 區(qū)，從而使得 N 區(qū)有過剩的電子，P區(qū)有過剩的空穴，在 P-N 結附近形成與勢壘電場方向相反的光生電場。光生電場的一部分除抵消勢壘電場外，還使 P 型層帶正電，N 型層帶負電，在 N 區(qū)與 P 區(qū)之間的薄層產(chǎn)生所謂光生伏特電動勢。若分別在 P 型層和 N 型層焊上金屬引線，接通負載，則外電路便有電流通過。如此形成的一個個電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能輸出一定的電壓、電流和功率。這樣，太陽的光能就直接變成了可付諸實用的電能。

有許多材料可以用來做太陽能光伏電池的半導體層，但是能產(chǎn)生高能量轉(zhuǎn)換效率的光伏材料并不多。全世界應用和研究的光伏材料主要包括單晶硅、多晶硅、砷化稼晶體材料以及非晶硅、磅化錫等薄膜材料。從對太陽能光吸收效率、能量轉(zhuǎn)換效率、制造技術的成熟與否以及制造成本等多個因素來看，每種光伏材料各有其有缺點。

因此，很有必要設計一種太陽能蓄電池的充電演示系統(tǒng)。當光照恒定時，由于光生電流 Isc不隨光伏電池的工作狀態(tài)而變化，因此在等效電路中可以看作是一個恒流源，電池的光電流 Isc是當 RL=0? 時，所測的電池兩端的短路電流，Isc的值與太陽能電池的面積大小有關，面積越大，Isc值越大，當溫度升高時，Isc值略有上升。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種太陽能蓄電池的充電演示系統(tǒng)。

本發(fā)明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn)：

太陽能蓄電池的充電演示系統(tǒng)，包括等效電路，所述等效電路由 4 個部分組成：電池的光電流 Isc，P-N 結的非線性電阻 Rj，串聯(lián)電阻 RS，和旁漏電阻 Rsh，Rs主要由電池的體電阻、表面電阻、電極電阻和電極與硅表面間接接觸電阻所組成，Rsh為旁漏電阻，由硅片邊緣不清潔或體內(nèi)的缺陷引起，當光照恒定時，由于光生電流 Isc不隨光伏電池的工作狀態(tài)而變化，因此在等效電路中可以看作是一個恒流源，電池的光電流 Isc是當 RL=0? 時，所測的電池兩端的短路電流，Isc的值與太陽能電池的面積大小有關，面積越大，Isc值越大，當溫度升高時，Isc值略有上升。

本發(fā)明中，理想的太陽能電池，RS很小，Rsh很大。

由于 RS，Rsh分別串聯(lián)與并聯(lián)在電路中，進行理想計算時，可以忽略不計。光伏電池的兩端接入負載 R后，光生電流流過負載，從而在負載的兩端建立起端電壓 V。負載端電壓反作用于光伏電池的 P-N 結上，產(chǎn)生一股與光生電流方向相反的電流 ID。

電池的光電流 Isc是當 RL=0? 時，所測的電池兩端的短路電流。Isc的值與太陽能電池的面積大小有關。面積越大，Isc值越大。此外對于同一塊太陽能電池，Isc值還與入射光的輻射度有關。一般來說，短路電流 Isc值隨照射到硅太陽能板上的光強的增加而成正比例的增加。當溫度升高時，Isc值略有上升。當 RL趨于無窮大時，測得的太陽能電池兩端的電壓為電池的開路電壓 VOC。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術方案，所述太陽能電池的開路電壓與光譜照度有關，當入射光輻射照度變化時，太陽能電池的開路電壓與入射光譜輻照度的對數(shù)成正比。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術方案，所述短路電流 Isc值隨照射到硅太陽能板上的光強的增加而成正比例的增加。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術方案，所述RS，Rsh分別串聯(lián)與并聯(lián)在電路中。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術方案，當 RL趨于無窮大時，測得的太陽能電池兩端的電壓為電池的開路電壓 VOC。

由于采用了以上技術方案，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明能夠有效對蓄電池進行充電演示，更加利于太陽能蓄電池的研究和開發(fā)。

附圖說明

附圖為本發(fā)明的原理示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。

如附圖所示，太陽能蓄電池的充電演示系統(tǒng)，包括等效電路，所述等效電路由 4 個部分組成：電池的光電流 Isc，P-N 結的非線性電阻 Rj，串聯(lián)電阻 RS，和旁漏電阻 Rsh，Rs主要由電池的體電阻、表面電阻、電極電阻和電極與硅表面間接接觸電阻所組成，Rsh為旁漏電阻，由硅片邊緣不清潔或體內(nèi)的缺陷引起，當光照恒定時，由于光生電流 Isc不隨光伏電池的工作狀態(tài)而變化，因此在等效電路中可以看作是一個恒流源，電池的光電流 Isc是當 RL=0? 時，所測的電池兩端的短路電流，Isc的值與太陽能電池的面積大小有關，面積越大，Isc值越大，當溫度升高時，Isc值略有上升。

本發(fā)明中，理想的太陽能電池，RS很小，Rsh很大。由于 RS，Rsh分別串聯(lián)與并聯(lián)在電路中，進行理想計算時，可以忽略不計。光伏電池的兩端接入負載 R后，光生電流流過負載，從而在負載的兩端建立起端電壓 V。負載端電壓反作用于光伏電池的 P-N 結上，產(chǎn)生一股與光生電流方向相反的電流 ID。 電池的光電流 Isc是當 RL=0? 時，所測的電池兩端的短路電流。Isc的值與太陽能電池的面積大小有關。面積越大，Isc值越大。此外對于同一塊太陽能電池，Isc值還與入射光的輻射度有關。一般來說，短路電流 Isc值隨照射到硅太陽能板上的光強的增加而成正比例的增加。當溫度升高時，Isc值略有上升。當 RL趨于無窮大時，測得的太陽能電池兩端的電壓為電池的開路電壓 VOC。

本發(fā)明中，所述太陽能電池的開路電壓與光譜照度有關，當入射光輻射照度變化時，太陽能電池的開路電壓與入射光譜輻照度的對數(shù)成正比。

本發(fā)明中，所述短路電流 Isc值隨照射到硅太陽能板上的光強的增加而成正比例的增加。

本發(fā)明中，所述RS，Rsh分別串聯(lián)與并聯(lián)在電路中。

本發(fā)明中，當 RL趨于無窮大時，測得的太陽能電池兩端的電壓為電池的開路電壓 VOC。

所屬領域的普通技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。