硅光电池特性及其应用

硅光电池的特性及其应用一、实验目的1、初步了解硅光电池机理2、测量硅光电池开路电动势、短路电流、内阻和光强之间关系3、在恒定光照下测量光电流、输出功率与负载之间关系 二、实验原理在P型半导体上扩散一薄层施主杂质而形成的p-n结（如右图），由于光照，在A 、B电极之间出现一定的电动势。在有外电路时，只要光照不停止，就会源源不断地输出电流，这种现象称为光伏效应。 实验表明：当硅光电池外接负载电阻，其输出电压和电流均随变化而变化。只有当取某一定值时输出功率才能达到最大值，即所谓最佳匹配阻值，而则取决于硅光电池的内阻Ri=，因此 、和都是太阳能电池的重要参数。FF是表征硅光电池性能优劣的指标 ，称为填充因子。 FF越大，硅光电池的转换效率越高。 FF= (1)图b是硅光电池的等效电路，在一定负载电阻范围内硅光电池可以近似地视为一个电流源与内阻并联，和一个很小的电极电阻串联的组合。图a 开路电动势、短路电流与光强关系曲线 图b太阳能电池等效电路 三、实验内容1、测量开路电动势与光强的关系，将数据记录表1，并绘制并绘制 曲线。(将功能开关切换到) 测量开路电压线路图 2、短路电流的测量将功能开关切换到，调节DC 0-1V电源输出，使微安表读数为10.00-18.00mA（建议取10.00mA）。在某一光强下，改变可调电阻R ，使流过检流计（G）的电流为零。此时AB两点之间和AC两点之间的电压应相等,即= 。因而R=,即短路电流= (r0为微安计内阻，为10KW) 测量短路电流线路图测量不同光强下，短路电流与光强的关系，将数据记入表2，并绘制 曲线。 3、按下式求出硅光电池的内阻，并绘制曲线。 4、流过负载电流与负载两端电压关系测量 为实验仪上标示的取样电阻，为10 K；为电阻箱 ；将取样电阻（正、负记号端）与（微安表）正、负端对应连接 ，功能切换开关打到档 。 硅光电池在恒定光照下(取约为1000)，测量在不同负载电阻时流过的电流与输出电压= ,将数据记入表3，并绘制曲线 。 负载特性测量线路图G 计算不同负载电阻下输出功率P，即P=，并绘出曲线 ，确定时的 及填充因子FF 。四、 思考题测量时，若不为零，如何根据的正、负号，确定增减R阻值，如为负是加大R还是减小R。五、注意事项1、本实验提供的连接线为直插式带弹簧片导线，在接线或拆线时应持“手枪头”进行操作，特别在拆线时，严禁直接拉扯导线，否则导线易遭损坏。2、关闭电源前，请将调到0。数据表格：1.开路电动势的测量，并绘制并绘制 曲线。BGRIDVOC(mV)VOC(mV)VOC(mV)020406080100120140160180200300400500600700800900100012001400160018002、短路电流与光强的关系，并绘制 曲线。ID(10-2mA)R(k)ISC(A)10015020025030040050060070080090010003、负载、电流、功率(红光R），绘制ILVL曲线、RP曲线。RL（）R=RL+R*（k）IL（uA）VL=IL*（RL+R*）mVP=VL*IL(mW)05101520253040506070801001502002503004005006007008009004、按下式求出硅光电池的内阻，并绘制曲线。（）ID