太阳能电池特性测量实验

本科学生实验报告学号 姓名 学院 物电学院 专业、班级 12级光电子班 实验课程名称 太阳能电池特性测量实验 教师及职称 开课学期 2014 至 2015 学年 下 学期 填报时间 2015 年 3 月 25 日云南师范大学教务处编印一、实验设计方案实验序号 实验室同析3栋318实验时间3月30日 小组成员 实验名称 太阳能电池特性测量实验1 实验目的1、了解太阳能电池的工作原理和使用方法；2、掌握开路电压和短路电流及与相对光强的函数关系的测试方法；3、掌握太阳能电池特性及其测试方法。2 实验原理、实验流程或装置示意图 太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子的能量转化为电能。在没有光照时，可将太阳能电池视为一个二极管，其正向偏压与通过的电流的关系为：其中是二极管的反向饱和电流，是理想二极管参数，理论值为1。是玻尔兹曼常量，为电子的电荷量，为热力学温度。由半导体理论知，二极管主要是由如图1-1所示的能隙为的半导体所构成。 为半导体导电带，为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时，光子被半导体所吸收，并产生电子-空穴对。电子-空穴对受到二极管内电场的影响而产生光生电动势，这一现象称为光伏效应。图1-1 光电流示意图太阳能电池的基本技术参数除短路电流和开路电压外，还有最大输出功率和填充因子。最大输出功率也就是的最大值。填充因子定义为：是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。值越大，说明太阳能电池对光的利用率越高。3实验设备及材料光电技术创新综合实验平台 一台太阳能电池模块 一套连接导线 若干4实验方法步骤及注意事项 实验步骤：1、开路电压测试图1-2（1）移动太阳能电池板，将其置于灯（模拟太阳光源）正下方；（2）用2#连接导线直接将太阳能电池板与电压表连接（红-正，黑-负），连接如图1-2所示；（3）列表记录电压值于表1-1，重复测量5次；（4）拆除实验连线，还原实验仪器。2、短路电流测试图1-3（1）移动太阳能电池板，将其置于灯（模拟太阳光源）正下方；（2）用2#连接导线直接将太阳能电池板与电流表连接（红-正，黑-负），连接如图1-3所示；（3）列表记录电流值于表1-1，重复测量5次；（4）拆除实验连线，还原实验仪器。3、开路电压和短路电流及与相对光强的函数关系的测试（1）移动太阳能电池板，将其置于灯（模拟太阳光源）正下方；（2）用2#连接导线直接将太阳能电池板与电压表及电流表连接（红-正，黑-负），连接如图1-2及图1-3所示，分别用于测量开路电压和短路电流；（3）移动太阳能电池板（或灯），测量不同位置的开路电压、短路电流，同时将太阳能电池板移走，然后将照度表探头放置在太阳能电池板初始位置，测量其光照度并记录；（4）列表记录电压值及电流值，大致以5cm为间距，由近至远移动太阳能电池板，测量10次；（5）拆除实验连线，还原实验仪器。4、伏安特性的测试及与最大输出功率的测试图1-4（1）移动太阳能电池板，将其置于灯（模拟太阳光源）正下方；（2）用2#连接导线直接将太阳能电池板与电压表及电流表连接（红-正，黑-负），连接如图1-4所示；（3）调节负载电阻，列表记录对应的电压值及电流值；（4）完成步骤3后，移走太阳能电池板，然后将照度表探头放置在太阳能电池板初始位置，测量其光照度并记录；（5）重复步骤3、4，进行多次测量；（6）拆除实验连线，还原实验仪器。5、负载特性的测试（1）移动太阳能电池板，将其置于灯（模拟太阳光源）正下方；（2）连接电路同实验1-4；（3）调节负载电阻，列表记录对应的电压值及负载大小；（4）拆除实验连线，还原实验仪器。注意事项：1、实验过程中严禁用导体接触实验仪裸露元器件及其引脚；2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验；3、若照度计、电流表或电压表显示为“1”时说明超出量程，选择合适的量程再测量；4、严禁将任何电源对地短路。5实验数据处理方法 本实验采用列表法处理数据6参考文献 1袁镇 贺立龙.太阳能电池的基本特性.现代电子技术，2007,(16):163165. 2苗建勋，李水泉，石发旺，曹万民，武金楼太阳能电池基本特性研究.大学物理实验1996年,(04):23-25 . 3杭州精科仪器有限公司. 太阳能电池特性实验仪说明书.4杨金焕，于化丛，葛亮太阳能光伏发电应用技术北京：电子工业出版社，20085杨德仁太阳电池材料北京：化学工业出版社，20066王长贵，王期成太阳能光伏发电应用技术北京：化学工业出版社，2009二实验报告1实验现象与结果1、记录数据列表如表1-1所示，计算开路电压及短路电流的平均值；表1-1 开路电压及短路电流测试次数12345平均值开路电压（V）短路电流（mA）2、开路电压和短路电流及与相对光强的函数关系的数据记录列表如表1-2所示，画出开路电压-照度曲线及短路电流-照度曲线；表1-2 开路电压和短路电流及与相对光强的函数关系的测试位置（cm）10152025309095100照度（Lx）开路电压（V）短路电流（mA）3、记录伏安特性的测试数据列表如1-3所示，画出曲线图，求短路电流和开路电压，求太阳能电池的最大输出功率及最大输出功率时负载电阻，求填充因子；表1-3 伏安特性的测试测试照度（Lx）电压（V）电流（mA）4、