太阳能电池特性研究_实验报告参考

1、太阳能电池特性研究_实验报告参考 1 课程名称 实 验报 大学物理实验 实验项目 告 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 成 绩 日 期 200 年 月 日 一、 实验目的 1.在没有光照时，太阳能电池主要结构为一个二极管，测量该二极管在正向偏压时的伏安特性曲线，并求得电压和电 流关系的经验公式。 2 .测量太阳能电池在光照时的输出伏安特性，作出伏安特性曲线图，从图中求得它的短路电流 （ i sc ）、开路电压 （ u oc ）、 最大输出功率 p m 及填充因子 ff , ff 二 p m /（l sc u oc ） 。填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个 重要参数。 二、 实验器材 光具

2、座及滑块座、具有引出接线的盒装太阳能电池、数字万用表 1 只（用户自备）、电阻箱 1 只（用户自备）、白炽灯 光源 1 只（射灯结构，功率 40w ）、光功率计（带 3v 直流稳压电源）、导线若干、遮光罩 1 个、单刀双掷开关 1 个。 三、 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，当 u 较大时， e u . . 1 ，其正向偏压与通过电流的关系式近 似为： u i = ioe - , l o 、-是常数。 两边取对数得 in i in 1 0 由半导体理论，二极管主要是由能隙为 e c -e v 的半导体构成。 e c 为半导体导电带， e v 为半导体价电带。当入 射光子

3、能量大于能隙时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响 而产生光电流。 e i i 圏全暗吋太阳能电池在外加偏压吋的伏安特性测量电路之二 四、 实验步骤 1 在没有光源(全黑)的条件下，测量太阳能电池施加正向偏压时的 i u 特性，用实验测得的正向偏压时 i u 关 2 系数据，画出 i u 曲线并求得常数 1 和 i 。 的值。 2在不加偏压时，用白色光源照射，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 )画出测量实验线路图。 (2) 测量太阳能电池在不同负载电阻下， | 对 u 变化关系，画出 i u 曲线图。

4、(3) 用外推法求短路电流 | sc 和开路电压 u oc 。 (4) 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。 (5) 计算填充因子 ff =p m /(l sc u c ) 。 五、 实验数据和数据处理 1.在没有光源(全黑)的条件下，测量太阳能电池施加正向偏压时的 i u 特性。 表 1 全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性数据记录 r(kc) s(v) u 2 (mv) l(pa) lni 图 -(b) 全暗情况下太阳能电池外加偏压时的伏安特性半对数曲线 二 v , 丨 0 二 ma ，相关系数 0.9996 ，电流与电压的指数关系得到验证。 3 2 在不加偏压时，用白

5、色光源照射，测量太阳能电池一些特性。 表 2 恒定光照下太阳能电池在不加偏压时伏安特性数据记录 rs) u 1 (v) l(ma) p(mw) r(0) u 1 (v) i(ma) p(mw) 200 4400 300 4600 400 4800 600 5000 800 5500 1000 6000 1200 6500 1400 7000 1600 7500 1800 8000 2021 8500 2200 9000 2400 10000 2600 20210 2800 30000 3000 40000 3200 50000 3400 60000 3600 70000 3800 80000

6、4000 90000 4200 。 图 9 恒定光强无偏压时太阳能电池输出功率与负载电阻关系曲线 太阳能电池的最大输出功率 p m 二 ，最大输出功率时负载电阻 r l 二1. 2 i (ina) 3 在恒定光照下太阳能电池不加偏压时的伏安特性曲线 5 填充因子 ff 二 p m /(l sc u c ) = = 。 六. 实验结果 - v " , i o = ma, 短路电流 l sc = ,开路电压 u oc = 。 填充因子 ff =p m /(l sc u c ) = 七. 分析讨论(实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等) 八. 思考题 6 实验报告内容：一 . 实验目的 二 . 实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号） 和公式、原理图） 四 . 实验步骤 五、实验数据和数据处理 六 . 实验结果 七 . 源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题