太阳能电池特性的基本测量

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1、太阳能电池基本特性的测量日本大学【实验简介】太阳能的利用和太阳能电池特性研究是21世纪新型能源开发的重点课题。目前硅太阳能电池应用领域除人造卫星和宇宙飞船外，已应用于许多民用领域，如太阳能汽车、太阳能收音机、太阳能电站，目前太阳能作为一种清洁、绿色的再生能源有着广泛的应用前景。本实验主要研究太阳能电池的基本特性、吸收光能转变为电能的特性。【实验目的】（1）测定太阳能电池在无光照条件下的伏安特性，验证它与二极管具有相同的特性（2）测定太阳能电池在光照时的输出特性，并求出短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子（3）测定太阳能电池随光照

2、变化的特性。【实验仪器】光具座、太阳能电池、数字万用表两块、电阻箱、直流电源、光功率计和探头、开关、电路板、导线【实验原理】太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，正向偏压与通过电流的关系为，和是常数。根据半导体理论，二极管主要是由能隙为的半导体构成，为半导体电带，为半导体价电带。入射光光子的能量为(为普朗克常数，为光的频率)，当光子能量时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对，它们分别受到半导体内电场作用而产生光电流。太阳能电池在工作时的简化电路如图所示，它可等效为一个电流源与二极管的并联。由图可知：当输出短路时：短路电流当输

3、出开路时：代入上式得：→为开路电压【实验内容】太阳能电池+图一1、在无光照条件下测量太阳能电池正向偏压时的特性（1）用盖板盖住太阳能电池，使太阳能电池在无光照条件下工作。（2）按图一连接线路，置电阻箱电阻为1k，调节电源的输出电压，使太阳能电池两端电压从0.5~3V范围内的变化，分别记下太阳能电池和电阻两端的电压和。（3）根据式将换算成电流，分别将，，填入表（一）中。+V图二（4）由于实验中取值较大，，上式可简化为，两边同时取自然对数得。将曲线拟合成直线方程，作图，由图可得出和。2、太阳能电池在光照时的输出特性（1）打开太阳能电池盖，

4、保持光源到太阳能电池板间距离为20cm左右（2）按图二连接线路，调节电阻箱的阻值并按表中给定的值变化，依次记下电压值，并算出对应的电流值和电阻上所消耗的功率，将数据填入表（二）(3)用表中数据分别作出和曲线，根据曲线得出短路电流，开路电压，根据曲线得出最大输出功率和对应的阻值，计算出太阳能电池重要参数填充因子+V图三A3、测量太阳能电池和与相对光强的关系（1）按图三连接好线路，光能接收探头连接光功率计。保持太阳能电池板与光源的初始距离为20cm左右，此时光功率计显示值为（2）开关断开时电压表显示开路电压，开关接通时电流表显示短路电流。

5、先测出初始位置时的，，，在导轨上连续移动太阳能电池板，依次测出J，，，将数据填入表（三）中。（3）分别作出和曲线。【实验步骤】（注：写预习报告时留有适当的空白，实验后记录主要的操作过程。）【数据记录与处理】表一无光照条件下测量太阳能电池正向偏压时的特性表二太阳能电池在光照时的输出特性阻值(k)1008060402010864210.80.40.2电压电流功率表三测量太阳能电池和与相对光强的关系【注意事项】1、连接电路时，保持太阳能电池无光照条件。2、连接电路时，保持电源开关断开。