2025年高职光伏材料制备技术（性能测试）期末试题.doc

2025年高职光伏材料制备技术（性能测试）期末试题

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
（总共10题，每题3分，每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
w1. 光伏材料的光电转换效率主要取决于以下哪种因素？
A. 材料的颜色
B. 材料的厚度
C. 材料对不同波长光的吸收和发射特性
D. 材料的硬度
w2. 以下哪种测试方法可以直接测量光伏材料的开路电压？
A. 万用表直接测量
B. 示波器测量
C. 光谱仪测量
D. 光电池特性测试仪测量
w3. 光伏材料的少子寿命对其性能有重要影响，少子寿命主要反映了：
A. 材料中少数载流子的扩散速度
B. 材料中多数载流子的迁移率
C. 材料的热稳定性
D. 材料的光学反射率
w4. 测量光伏材料的暗电流时，以下哪种条件是正确的？
A. 材料处于光照下
B. 材料处于高温环境
C. 材料处于黑暗环境
D. 材料处于强电场环境
w5. 光伏材料的光谱响应特性决定了其对不同波长光的吸收能力，光谱响应曲线的峰值对应的波长与以下哪个因素有关？
A. 材料的禁带宽度
B. 材料的密度
C. 材料的晶格结构
D. 材料的表面粗糙度
w6. 当测试光伏材料的填充因子时，需要测量以下哪些参数？
A. 开路电压和短路电流
B. 最大功率点电压和最大功率点电流
C. 暗电流和光电流
D. 反射率和透过率
w7. 光伏材料的电导率与以下哪种因素关系不大？
A. 载流子浓度
B. 载流子迁移率
C. 材料的晶体结构
D. 材料的颜色
w8. 以下哪种测试手段可以用于分析光伏材料的晶体结构？
A. 红外光谱仪
B. X射线衍射仪
C. 热重分析仪
D. 气相色谱仪
w9. 光伏材料在光照下产生的光生电流大小主要取决于：
A. 光照强度
B. 材料的厚度
C. 材料的形状
D. 材料的制备工艺
w10. 测量光伏材料的量子效率时，主要测量的是：
A. 材料吸收光子后产生电子 - 空穴对的效率
B. 材料发射光子后的能量分布
C. 材料对不同频率光的反射效率
D. 材料在电场作用下的发光效率

第II卷（非选择题 共70分）
w11. （10分）简述光伏材料性能测试中常用的几种测试方法及其原理。
w12. （15分）光伏材料的光电转换过程包括哪几个主要步骤？请详细说明。
w13. （15分）材料：某光伏材料在不同光照强度下的输出特性数据如下：光照强度为100W/m²时，开路电压为20V，短路电流为5A；光照强度为200W/m²时，开路电压为22V，短路电流为8A。
问题：计算该光伏材料在光照强度从100W/m²增加到200W/m²时，开路电压的变化率以及短路电流的变化率，并分析这种变化对光伏材料性能的影响。
w14. （15分）材料：在研究光伏材料的光谱响应特性时，发现该材料在波长为500nm处有一个明显的吸收峰，对应的吸收系数为α。已知该材料的厚度为d，光在材料中的传播路径长度为L。
问题：请推导该材料在波长为500nm处的光吸收公式，并说明如何通过测量吸收系数α来评估材料对该波长光的吸收能力。
w15. （15分）材料：某光伏材料在制备过程中出现了一些性能问题，如光电转换效率较低。经过分析，发现材料中的杂质含量较高，且晶体结构存在一定缺陷。
问题：请提出至少三种改善该光伏材料性能的方法，并说明理由。

答案：
w1. C
w2. D
w3. A
w4. C
w5. A
w6. B
w7. D
w8. B
w9. A
w10. A
w11. 常用测试方法及原理：
1. 光电池特性测试仪测量开路电压、短路电流等参数，基于光伏效应原理，通过测量光伏材料在光照下产生的电势差和电流。
2. 光谱仪测量光谱响应，利用不同波长光与材料相互作用，测量材料对各波长光的响应。
3. X射线衍射仪分析晶体结构，基于X射线与晶体中原子相互作用产生衍射现象来确定晶体结构。
w12. 光电转换过程主要步骤：
1. 光子吸收：光伏材料吸收光子，使价带电子跃迁到导带，产生电子 - 空穴对。
2. 载流子分离：内建电场作用下，电子和空穴分别向不同方向移动，形成光生电流。
3. 电荷收集传输：电子和空穴被电极收集，通过外电路形成电流输出。
w13. 开路电压变化率=(22 - 20)/20×100% = 10%，短路电流变化率=(8 - 5)/5×100% = 60%。开路电压增加，说明材料对光生电场的建立能力增强；短路电流大幅增加，表明光生载流子数量显著增多，整体性能变好，能在更高光照强度下产生更多电能。
w14. 光吸收公式：I = I₀e^(-αL)，其中I为透过材料后的光强，I₀为入射光强。通过测量不同厚度d材料在波长500nm处的光强变化，利用公式可计算吸收系数α，α越大，吸收能力越强。
w15. 改善方法及理由：
1. 提纯：降低杂质含量，减少杂质对载流子的复合作用，提高光电转换效率。
2. 优化晶体生长工艺：减少晶体结构缺陷，使载流子传输更顺畅，提升性能。
3. 表面处理：改善表面特性，减少光反射，增加光吸收，提高光电转换效率。