太阳能电池基本特性测定实验

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可编辑太能池本性定验太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件一半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了阳电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优.阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的在应用中居主导地位。硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率23%,规生产时的效率为15%。在大规模应用和业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代品。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比,本低廉效率高于非晶硅薄膜电池实室最高转换率为18%,工业规模生产的转换效率为。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21世纪的热门课题发国家正投入大量人力物力太阳能接收器进行研究。我们开设此太阳能电池的特性研究实验，通过实验了解太阳能电池的学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的物理实验，联系科技开发际，有一定的新颖性和实用价值。【实目】1.无照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线；2.有照时，测量电池在不同负载电阻下，I

对变关系，画出

IU

曲线图；并测量太阳能电池的短路电流

I

、开路电压

、最大输出功率

max

及填充因子FF

；3.测太阳能电池的短路电流

I

路压

与光照度L

的关系出它们的近似函数关。【实仪】白炽灯源、太阳能电池板、光照度计、电压表、电流表、滑线变阻器、稳压电源、单刀开关连接导线若干专业知识整理分享

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可编辑【验原理太阳光照在半导p-n结上，形新的空-电子对，p-n电场的作用下，空穴由区向p区电子由区向区接通电路后形成电流。这就是光伏效应太阳能电池的工作原理。在没有光照,可将阳能电池视为一个二极其正向偏压U与过的电流I的系为qUII其中I是极管的向饱和电,是理想二极管参数理值为10

(1)是玻尔兹曼常量,q为子的电荷量T为热力学温度。（可令）由半导体理论知,二极管主要是如图所示的能隙为

CV

的半导体所构成。

C

为半导体导电带，为导体价电带。入射光子能量大于能隙时子被半导体所吸收产生电-空穴对。电子-空穴对受到二极管内电场影响而产生光生电动势，这一现象称为光伏效应。图

光伏效应示意图太阳能电池的基本技术参数除短路电流

I

和开路电压

外,还有最大输出功率

max

和填充因子FF

。最大输出功率

max

也就是IU最大值。填充因子FF

定义为FF

P

ISC

(2)FF

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。专业知识整理分享

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可编辑【验内容及步骤】1.在没有光黑件单晶硅太阳能电池正向偏压时的

I

特流压从

03.0

）（）接电路图。图

I

特性测量电路（）用测得的正向偏压时I关系数据，画出I曲线并求出常数

和

I

0

的值。2.在不加偏压时，用白色光照射测量多晶硅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

cm（）接电路图。图恒光源太阳能电池特性验（）量电池在不同负载电阻下，I

对

U

变化关系，画出

I

曲线图。（）短路电流

I

和开路电压

。（）太阳能电池的最大输出功率及最大输出功率时负载电阻。（）算填充因子

FF

P

ISC

3.测量太阳能电池的光电效应与光性质改变太阳能电池到光源的距离光照度计测量该处的光照度L

测太阳能电池接受到不同光度L

时，相应的

I

和

的值。（）设计测量电路图，并连接。专业知识整理分享

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可编辑（）测量太阳能电池接受到不同光照度L时应的I

和

的值。（）描绘

I

和与光照度L之的关系线，求

I

与光照度L之的近似关系数。（）描绘

和与光照度L

之间的关系曲线，求

与光照度L

之间的近似关系函数。【据记录及处理】1．全暗情况下（太阳能电池板扣在黑橡胶桌面上）太阳能电池在外加偏压时伏安特性测量：连接电路如2，结果填入表1。表U(I)

太阳能电池正向偏压时的I特性456789101112131415161718用坐标纸画出太阳能电池正向偏压时的I特曲线，并求出常数

和

I

0

的值I(U(V2.在不加偏压时，把太阳能电池倒扣在投影仪玻璃面上，紧贴投影仪玻璃面，测量不同负载时太阳能电池的输出电流与太阳能电池的输出电压的关系。并测量短路电流

I

和开路电压

,

计算最大输出功率

max

和填充因子

。连接电路如图，果填入2专业知识整理分享

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可编辑表不负载时太阳能电池的出电流与太阳能电池的输出电压的关系RΩ)U(v)I(mA)P(RΩ)U(v)I(mA)P)

5101520253035404550556065707580859095100I

=

=max

=

FF

=画出R-P曲线图，求Pmax和对应的太阳能电r.P(()专业知识整理分享

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可编辑3.测量多晶硅太阳能电池板

I

和

与光照度L

的关系。表太能电池板的

I

和

与光照度L关系LO

=(lux)（照计紧贴投影仪玻璃面）

(lux)L(lux)

05101520253035I

(mA)

(V)I

（mA）L

(lux)

（）L

(lux)画出L曲图及L-Uoc曲线图专业知识整理分享

WORD格式4.把晶硅太阳能电池板换成单晶硅太阳能电池板，重3【实报要】

可编辑1.2.3.4.5.6.7.

写明本实验的目的、意义。阐明本实验的基本原理。记下实验所用仪器和装置。记录实验的全过程，包括实验步骤，各种实验现象和数据处理等。对实验结果进行分析、研究和讨论。本实验的总结、收获、体会，也可提出自己新的设想。对教学工作的意见和建议。【注事】1.连接路时，保持太阳能电无光照条件。2.连电路时，保持电源开关断开。3.打白帜灯光源时间尽量要短，注意随时关掉。【思题1.2.3.4.5.

太阳能电池是由什么材料做成的？它的工作原理？何谓短路