太阳能电池基本特性测定实验

1、太阳能电池基本特性测定实验太阳能是一种新能源，对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。目前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。利用太阳能发电目前有两种方法，一是利用热能产生蒸气驱动发电机发电，二是太阳能电池。太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21世纪的热门课题,许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。为此,我们尝试在普通物理实验中开设了太阳能电池的特性研究实验，介绍太阳能电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的普通物理实验，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值，能激发学生的学习兴趣。【实验目的】无光照时，测量太阳能电池

2、的伏安特性曲线2测量太阳能电池的短路电流I、开路电压U、最大输出功率P及填充因子FFSCOCmax3测量太阳能电池的短路电流I、开路电压U与相对光强JJ的关系，求出它SCOC0们的近似函数关系。【实验仪器】光具座、滑块、白炽灯、太阳能电池、光功率计、遮光罩、电压表、电流表、电阻箱【实验原理】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U与通过的电流I的关系为(-qu)I=IenKT10k丿其中I是二极管的反向饱和电流,n是理想二极管参数，理论值为1。K是玻尔兹曼常量，q0为电子的电荷量,T为热力学温度。(可令b=)=nKT

3、由半导体理论知,二极管主要是由如图所示的能隙为EE的半导体所构成。ECVC为半导体导电带，E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V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。太阳能电池的基本技术参数除短路电流.厂和开路电压U夕卜，还有最大输出功率P和SCOCmax填充因子FF。最大输出功率p也就是IU的最大值。填充因子FF定义为maxFF=PmaxIuSCOCFF是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。FF值越大，说明太阳能电池对光的利用率越高。【实验内容及步骤】1在没有光源（全黑）的条件下，测量太阳能电池正向偏压时的

4、I-U特性（直流偏压从0-3.0V）（1）设计测量电路图，并连接。图1（2）利用测得的正向偏压时I-U关系数据，画出I-U曲线并求出常数b亠和I的值。P-nKT0在不加偏压时，用白色光照射，测量太阳能电池一些特性。注意此时光源到太阳能电池距离保持为20cm（1）设计测量电路图，并连接。图2（2）测量电池在不同负载电阻下，I对U变化关系，画出I-U曲线图。求短路电流I和开路电压U。4）5）SCOC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。计算填充因子FF=max-1uSCOC测量太阳能电池的光电效应与电光性质在暗箱中（用遮光罩挡光），取离白光源0CM水平距离光强作为标准光照强度，用光功

5、率计测量该处的光照强度Jo；改变太阳能电池到光源的距离，用光功率计测量该处的光照强度J，求光强J与位置关系。测量太阳能电池接受到相对光强度JJ0不同值时，相应的ISC和U的值。OC（1）设计测量电路图，并连接。（2）测量太阳能电池接受到相对光强度JJ不同值时，相应的I和U的值。0SCOC描绘I和与相对光强JJ之间的关系曲线，求I和与相对光强JJ之间的近SC0SC0似关系函数。描绘U和与相对光强JJ之间的关系曲线，求U和与相对光强JJ之间的OC0OC0近似关系函数。【数据记录及处理】1全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性U(V)I(RA)51015202530354045502在不加偏压时，在使用遮光罩条件下，保持白光源到太阳能电池距离20CM,测量太阳能电池的输出电流对太阳能电池的输出电压的关系。太阳能电池在光照时，测量输出功率与负载电阻的关系。U(V)P(mW)R(KQ)P(mW)R(KQ)注意事项】连接电路时，保持太阳能电池无光照条件避免太阳光照射太阳能电池。连接电路时，保持电源开关断开。【思考题】设计电路，利用两节干电池，