1、光伏效應(yīng)實驗報告篇一：光伏效應(yīng)實驗報告篇一：半導(dǎo)體光伏效應(yīng)實驗實驗4半導(dǎo)體光伏效應(yīng)實驗本實驗以單晶硅太陽能電池為例，通過實驗讓學(xué)生了解太陽能光伏電池的機理，學(xué)習(xí)和掌握測量短路電流的方法和技巧，以及光電轉(zhuǎn)換的基本參數(shù)測量。一、實驗?zāi)康?、初步了解太陽能電池機理2、測量太陽能電池開路電動勢、短路電流、內(nèi)阻和光強之間關(guān)系3、在恒定光照下測量光電流、輸出功率與負載之間關(guān)系二、實驗原理在p型半導(dǎo)體上擴散一薄層施主雜質(zhì)而形成的p-n結(jié)（如圖1），由于光照，在a、b電極之間出現(xiàn)一定的電動勢。在有外電路時，只要光照不停止，就會源源不斷地輸出電流，這種現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)。利用它制成的元器件稱之為太陽能電池。光伏效

2、應(yīng)最重大的應(yīng)用是可以將陽光直接轉(zhuǎn)換成電能，是當(dāng)今世界眾多國家致力研究和開拓應(yīng)用的課題。從光伏效應(yīng)的機理可知，太陽能電池輸出的電流il是光生電流ip和在光生電壓vp作用下產(chǎn)生的p-n結(jié)正向電流if之差，即il?ip?if。根據(jù)p-n結(jié)的電流和電壓關(guān)系qvpif=is(ekt-1)is為反向飽和電流，式中vp是光生電壓，所以輸出電流qvpil=ip-is(ekt-1)(1)此即光電流表達式。通常ip>>is，上式括號內(nèi)的1可忽略。對于太陽能電池有外加偏壓時，(1)式應(yīng)改為qv圖1光伏效應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖il=il+i=il+is(ekt-1）（2）qv上式中is(ekt-1)，就是p-n結(jié)在

3、外加偏壓v作用下的電流。圖2中的(a)(b)兩條曲線分別表示無光照和有光照時太陽能電池的i-v特性，由此可知，太陽能電池的伏安特性曲線相當(dāng)于把p-n結(jié)的伏安特性曲線向下平移，它在橫軸與縱軸的截距分別給出了voc和isc。圖2太陽能電池的伏安特性實驗表明：在v=0情況下，當(dāng)太陽能電池外接負載電阻rl，其輸出電壓和電流均隨rl變化而變化。只有當(dāng)rl取某一定值時輸出功率才能達到最大值pm,即所謂最佳匹配阻值rl?rlb，而rlb則取決于太陽能電池的內(nèi)阻ri=vocvocisc。因和isc均隨光照強度的增強而增大，所不同的是voc與光強的對數(shù)成正比，isc和ri都是太陽能電池的重要參數(shù)，最大輸出功率p

4、m和voc與isc乘積之比ff=pmvocisc與光強（在弱光下）成正比，所以ri亦隨光強度變化而變化。如圖3所示。voc、isc（3）ff是表征太陽能電池性能優(yōu)劣的指標(biāo)，稱為填充因子。ff越大，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率就越高。ff最大值約為0.750.85。太陽能電池的等效電路（如圖4），在一定負載電阻rl范圍內(nèi)可以近似地視為一個電流源ips與內(nèi)阻ri并聯(lián)，和一個很小的電極電阻rs串聯(lián)的組合。圖3開路電動勢、短路電流與光強關(guān)系曲線圖4太陽能電池等效電路四、實驗方法1、光強調(diào)節(jié)與強度的表示本實驗所用光源為led（發(fā)光二極管），根據(jù)led的輸出功率與驅(qū)動電流呈線性關(guān)系，利用改變led的靜態(tài)工作電流確

5、定光強的相對值。儀器設(shè)定led的工作電流調(diào)節(jié)范圍為0-20ma，對應(yīng)顯示器上的數(shù)值為0-XX。也可用“歸一”法表示光強，即設(shè)jm為最大光強，j為改變后的光強，則j/jm為無量綱的相對光強。2、標(biāo)尺的設(shè)定為了調(diào)節(jié)光源與光電池的間距和試樣表面光照的均勻度，設(shè)置了水平及垂直方向可調(diào)的標(biāo)尺。選擇三色發(fā)光管中任一顏色光源，接通led驅(qū)動電源，調(diào)節(jié)id指示為1000左右，功能切換開關(guān)置voc檔。將水平標(biāo)尺調(diào)到10mm左右；再調(diào)垂直標(biāo)尺，使開路電壓voc達到最大值，并保持該狀態(tài)直至該顏色光源的所有實驗完畢為止。由于三色led的發(fā)光中心不在同一點，所以對不同顏色光源，都應(yīng)按照上述方法重新調(diào)試垂直標(biāo)尺。3、le

6、d驅(qū)動電流源粗調(diào)和細調(diào)旋鈕的使用id的調(diào)節(jié)通過粗調(diào)和細調(diào)旋鈕來實現(xiàn)。細調(diào)旋鈕只在id輸出較高時起作用，如id顯示為1900時，最后一位“0”可能會跳動，這時可通過調(diào)節(jié)細調(diào)旋鈕使其穩(wěn)定。五、實驗內(nèi)容1、測量開路電動勢voc與光強id的關(guān)系測量線路如圖5所示。將功能切換開關(guān)打到voc檔，然后將面板上voc（毫伏表）正、負輸入端與pv裝置的太陽能電池正、負輸出端對應(yīng)連接。按實驗所需光源顏色，接通led驅(qū)動電源。并調(diào)節(jié)標(biāo)尺找到實驗最佳工作狀態(tài)。調(diào)節(jié)id=0（即將粗調(diào)和細調(diào)旋鈕旋至最小），此時由于pv裝置不完全密封（如導(dǎo)線的入口處），可能有光線漏進裝置中,使得voc顯示不為0。調(diào)節(jié)id測量不同光強下，太

7、陽能電池的開路電動勢voc將數(shù)據(jù)記入表1,并繪制VOCid曲線，說明其關(guān)系。圖5測量開路電壓voc線路圖表12、短路電流isC的測量測量線路圖如圖6所示。將功能切換開關(guān)打到isC檔（注：在開啟“dC0-1v電源”前請先確認i0旋鈕旋轉(zhuǎn)到最小處，以防在瞬間接通時us處于較大值，損壞太陽能電池）；調(diào)節(jié)dC0-1v電源us輸出，使微安表讀數(shù)i0為10.00-18.00?a（建議取10.00?a）。在某一光強id下，改變可調(diào)電阻r，使流過檢流計（g）的電流ig為零。此時ab兩點之間和aC兩點之間的電壓應(yīng)相等,即vab=vaC。因而ir=i0r0,即短路電流isC=i=i0r0r（r0為微安計內(nèi)阻，為1

8、0k?）圖6測量短路電流isC線路圖測量不同紅光光強下，短路電流isC與光強id的關(guān)系，將數(shù)據(jù)記入表2，并繪制isCid曲線，說明其關(guān)系。表23、按下式求出太陽能電池的內(nèi)阻ri，并繪制riid曲線（自擬表格），說明其關(guān)系。ri?vocisc4、流過負載電流il與負載兩端電壓vl關(guān)系測量選擇紅光光源進行實驗。測量線路如圖7所示。r*為實驗儀上標(biāo)示的il取樣電阻，為10k3；rl為功能切換開關(guān)打到il檔。太陽能電池在恒定光照下（取id約為1000），測量在不同負載電阻rl時流過的電流il與輸出電壓vl=il?rl?r?,將數(shù)據(jù)記入表3，并繪制ilvl曲線。圖7負載特性測量線路圖圖8光電流與負載電阻

9、兩端電壓關(guān)系曲線計算不同負載電阻下輸出功率p,即p=vlil，并繪出prl曲線，說明其關(guān)系，確定pm時的rlb及填充因子ff?pmvocisc表3篇二：光電效應(yīng)測普朗克常量實驗報告三、實驗原理1.光電效應(yīng)當(dāng)一定頻率的光照射到某些金屬表面上時，可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。所產(chǎn)生的電子，稱為光電子。光電效應(yīng)是光的經(jīng)典電磁理論所不能解釋的。當(dāng)金屬中的電子吸收一個頻率為v的光子時，便獲得這光子的全部能量hv，如果這能量大于電子擺脫金屬表面的約束所需要的脫出功w,電子就會從金屬中逸出。按照能量守恒原理有：（1）上式稱為愛因斯坦方程，其中m和?m是光電子的質(zhì)量和最大速度,是光電子逸出表

10、面后所具有的最大動能。它說明光子能量hv小于w時,電子不能逸出金屬表面,因而沒有光電效應(yīng)產(chǎn)生；產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光最低頻率v0=w/h,稱為光電效應(yīng)的極限頻率（又稱紅限）。不同的金屬材料有不同的脫出功，因而u0也是不同的。由（1）式可見,入射到金屬表面的光頻率越高,逸出的電子動能必然也越大,所以即使陰極不加電壓也會有光電子落入陽極而形成光電流,甚至陽極電位比陰極電位低時也會有光電子落到陽極,直至陽極電位低于某一數(shù)值時,所有光電子都不能到達陽極,光電流才為零。這個相對于陰極為負值的陽極電位被稱為光電效應(yīng)的截止電壓。顯然,有代入（1）式,即有（3）由上式可知，若光電子能量，則不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光

11、電效應(yīng)的最低頻率是（2），通常稱為光電效應(yīng)的截止頻率。不同材料有不同的逸出功，因而也不同。由于光的強弱決定于光量子的數(shù)量，所以光電流與入射光的強度成正比。又因為一個電子只能吸收一個光子的能量，所以光電子獲得的能量與光強無關(guān)，只與光子V的頻率成正比，將（3）式改寫為（4）上式表明，截止電壓是入射光頻率V的線性函數(shù)，如圖2，當(dāng)入射光的頻率時，截止電壓，沒有光電子逸出。圖中的直線的斜率是一個正的常數(shù)：（5）由此可見，只要用實驗方法作出不同頻率下的通過式（5）求出普朗克常數(shù)h。其中曲線，并求出此曲線的斜率，就可以是電子的電量。圖2u0-v直線2.光電效應(yīng)的伏安特性曲線圖3是利用光電管進行光電效應(yīng)實驗的

12、原理圖。頻率為V、強度為p的光線照射到光電管陰極上，即有光電子從陰極逸出。如在陰極k和陽極a之間加正向電壓，它使k、a之間建立起的電場對從光電管陰極逸出的光電子起加速作用，隨著電壓的增加，到達陽極的光電子將逐漸增多。當(dāng)正向電壓增加到時，光電流達到最大，不再增加，此時即稱為飽和狀態(tài)，對應(yīng)的光電流即稱為飽和光電流。圖3光電效應(yīng)原理圖由于光電子從陰極表面逸出時具有一定的初速度，所以當(dāng)兩極間電位差為零時，仍有光電流i存在，若在兩極間施加一反向電壓，光電流隨之減少；當(dāng)反向電壓達到截止電壓時，光電流為零。圖4入射光頻率不同的iu曲線圖5入射光強度不同的iu曲線愛因斯坦方程是在同種金屬做陰極和陽極，且陽極很

13、小的理想狀態(tài)下導(dǎo)出的。實際上做陰極的金屬逸出功比作陽極的金屬逸出功小，所以實驗中存在著如下問題：(1)暗電流和本底電流。當(dāng)光電管陰極沒有受到光線照射時也會產(chǎn)生電子流，稱為暗電流。它是由電子的熱運動和光電管管殼漏電等原因造成的。室內(nèi)各種漫反射光射入光電管造成的光電流稱為本底電流。暗電流和本底電流隨著k、a之間電壓大小變化而變化。(2)陽極電流。制作光電管陰極時，陽極上也會被濺射有陰極材料，所以光入射到陽極上或由陰極反射到陽極上，陽極上也有光電子發(fā)射，就形成陽極電流。由于它們的存在，使得iu曲線較理論曲線下移，如圖6所示。圖6伏安特性曲線五、數(shù)據(jù)記錄與處理1、零電流法測h第一組：普朗克常數(shù)：6.6

14、5Xj-s誤差0.30%第二組：普朗克常數(shù)：6.64X第三組：普朗克常數(shù)：6.64X2、補償法測h普朗克常數(shù)：6.68Xj-s誤差0.88%j-s誤差0.26%j-s誤差0.21%3、伏安特性曲線見下頁。六、思考討論1、什么是光電效應(yīng)，及內(nèi)，外光電效應(yīng)和單光子，多光子光電效應(yīng)。當(dāng)一定頻率的光照射到某些金屬表面上時，可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。所產(chǎn)生的電子，稱為光電子。常說的光電效應(yīng)是外光電效應(yīng)，即電子從金屬表面逸出。內(nèi)光電效應(yīng)是光電效應(yīng)的一種，主要由于光量子作用，引發(fā)物質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)變化。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)：當(dāng)入射光子射入到半導(dǎo)體表面時，半

15、導(dǎo)體吸收入射光子產(chǎn)生電子空穴對，使其自生電導(dǎo)增大。光生伏特效應(yīng)：當(dāng)一定波長的光照射非均勻半導(dǎo)體（如pn結(jié)），在自建場的作用下，半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生光電壓。篇三：關(guān)于各種物理效應(yīng)實驗專題的報告關(guān)于各種物理效應(yīng)實驗專題的報告【摘要】：本文主要對各種物理效應(yīng)實驗專題（液晶電光效應(yīng)、太陽能電池伏安特性的測量、光電效應(yīng)）作簡要的原理介紹，同時對實驗結(jié)果進行了闡述和分析，并且由實驗結(jié)果分析得到相關(guān)實驗結(jié)論。最后分析了各實驗的應(yīng)用前景?！娟P(guān)鍵詞】：液晶電光效應(yīng)、太陽能電池伏安特性的測量、光電效應(yīng)【abstract】:thisreportmainlyintroducestheprinciplesbrieflyoft

16、heeffectofvariousphysicalexperimentdissertations（liquidcrystalelectro-opticeffect,measurementofsolarbatteryvolt-amperecharacteristic,thephotoelectriceffect）.atthesametime,theresultofthesethreeexperimentsareexpoundedandanalyzedinthisreport.relevantexperimentalconclusionsfromtheanalysisofexperimentalr

17、esultsarealsoanalyzed.finallythisreportintroducestheapplicationprospectsoftheseexperiments.【實驗背景】：1、液晶電光效應(yīng)：1886年,奧地利的植物學(xué)家reinitzer在做有機物的溶解試驗時在一定溫度范圍內(nèi)觀察到液晶.1961年,美國rca公司的heimeier發(fā)現(xiàn)了液晶的一系列電光效應(yīng),并制成了顯示器件.2、太陽能電池伏安特性的測量：太陽能電池也稱光伏電池,是將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的器件.由這種器件封裝成太陽能電池組件,再按需要將1塊一塊以上的組件組合成一定功率的太陽能電池方陣,也稱光伏發(fā)電系統(tǒng)

18、。3、光電效應(yīng)：光電效應(yīng)現(xiàn)象是1887年赫茲在驗證電磁波存在時發(fā)現(xiàn)的,但運用光的經(jīng)典電磁波理論無法對光電效應(yīng)的實驗規(guī)律做出圓滿的解釋.1905年，愛因斯坦根據(jù)普朗克的能量子假設(shè)提出了光電子理論，成功解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律?！緦嶒炘砀攀觥浚?、液晶電光效應(yīng)：液晶是介于液體與晶體之間的一種物質(zhì)狀態(tài)。液晶分子是含有極性基團的極性分子，在電場作用下，偶極子會按電場方向取向，導(dǎo)致分子原有的排列方式發(fā)生變化，從而液晶的光學(xué)性質(zhì)也隨之發(fā)生改變，這種因外電場引起的液晶光學(xué)性質(zhì)的改變稱為液晶的電光效應(yīng)。液晶的電光效應(yīng)有很多種,主要有動態(tài)散射型(dc)、扭曲向列型（tn）等本實驗所用的液晶樣品即為tn型.圖8-4

19、0tn型液晶光開關(guān)的結(jié)構(gòu)tn型光開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖8-40所示均勻扭曲排列起來的結(jié)構(gòu)具有光波導(dǎo)的性質(zhì)，即偏振光從上電極表面透過扭曲排列起來的液晶傳播到下電極表面時，偏振方向會旋轉(zhuǎn)90度.取兩張偏振片貼在玻璃的兩面，p1的透光軸與上電極的定向方向相同，p2的透光軸與下電極的定向方向相同，于是p1和p2的透光軸相互正交。在未加驅(qū)動電壓的情況下，來自光源的自然光經(jīng)過偏振片p1后只剩下平行于透光軸的線偏振光，該線偏振光到達輸出面時，其偏振面旋轉(zhuǎn)了90°。這時光的偏振面與p2的透光軸平行，因而有光通過。在施加足夠電壓情況下，在靜電場的吸引下，除了基片附近的液晶分子被基片“錨定”以外，其他液晶分子趨

20、于平行于電場方向排列。于是原來的扭曲結(jié)構(gòu)被破壞，成篇二：實驗報告-太陽能電池伏安特性的測量實驗報告姓名：張偉楠班級：F0703028學(xué)號：08實驗成績：同組姓名：張家鵬實驗日期：指導(dǎo)教師：批閱日期：太陽能電池伏安特性的測量【實驗?zāi)康摹?. 了解太陽能電池的工作原理及其應(yīng)用2.測量太陽能電池的伏安特性曲線【實驗原理】1太陽電池的結(jié)構(gòu)以晶體硅太陽電池為例，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示晶體硅太陽電池以硅半導(dǎo)體材料制成大面積pn結(jié)進行工作.一般采用n+/p同質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，即在約10cmix10cm面積的p型硅片（厚度約500卩m上用擴散法制作出一層很薄（厚度0.3卩m的經(jīng)過重摻雜的n型層.然后在n型層上面制作

21、金屬柵線，作為正面接觸電極.在整個背面也制作金屬膜，作為背面歐姆接觸電極.這樣就形成了晶體硅太陽電池.為了減少光的反射損失，一般在整個表面上再覆蓋一層減反射膜.圖一太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖2.光伏效應(yīng)圖二太陽電池發(fā)電原理示意圖當(dāng)光照射在距太陽電池表面很近的pn結(jié)時，只要入射Eg，則在p區(qū)、n區(qū)和結(jié)區(qū)光子被吸收會產(chǎn)生電子-空穴對.那些在結(jié)附近n區(qū)光子的能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度中產(chǎn)生的少數(shù)載流子由于存在濃度梯度而要擴散.只要少數(shù)載流子離pn結(jié)的距離小于它的擴散長度，總有一定幾率擴散到結(jié)界面處在p區(qū)與n區(qū)交界面的兩側(cè)即結(jié)區(qū)，存在一空間電荷區(qū)，也稱為耗盡區(qū)在耗盡區(qū)中，正負電荷間形成一電場，電場方向由n區(qū)

22、指向p區(qū)，這個電場稱為內(nèi)建電場這些擴散到結(jié)界面處的少數(shù)載流子（空穴）在內(nèi)建電場的作用下被拉向p區(qū)同樣，如果在結(jié)附近p區(qū)中產(chǎn)生的少數(shù)載流子（電子）擴散到結(jié)界面處，也會被內(nèi)建電場迅速被拉向n區(qū).結(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電子-空穴對在內(nèi)建電場的作用下分別移向n區(qū)和p區(qū)如果外電路處于開路狀態(tài)，那么這些光生電子和空穴積累在pn結(jié)附近，使p區(qū)獲得附加正電荷，n區(qū)獲得附加負電荷，這樣在pn結(jié)上產(chǎn)生一個光生電動勢這一現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)（PhotovoltaicEffect,縮寫為PV）3太陽電池的表征參數(shù)太陽電池的工作原理是基于光伏效應(yīng)當(dāng)光照射太陽電池時，將產(chǎn)生一個由n區(qū)到p區(qū)的光生電流Iph同時，由于pn結(jié)二極管的特性，

23、存在正向二極管電流ID，此電流方向從p區(qū)到n區(qū)，與光生電流相反因此，實際獲得的電流I為（1）式中VD為結(jié)電壓，I0為二極管的反向飽和電流，Iph為與入射光的強度成正比的光生電流，其比例系數(shù)是由太陽電池的結(jié)構(gòu)和材料的特性決定的n稱為理想系數(shù)(n值)，是表示pn結(jié)特性的參數(shù)，通常在12之間.q為電子電荷，kB為波爾茨曼常數(shù)，T為溫度如果忽略太陽電池的串聯(lián)電阻Rs，VD即為太陽電池的端電壓/則(1)式可寫為(2)當(dāng)太陽電池的輸出端短路時，V=0(VD-0),由(2)式可得到短路電流即太陽電池的短路電流等于光生電流，與入射光的強度成正比.當(dāng)太陽電池的輸出端開路時，I=0，由(2)和(3)式可得到開路電

24、壓(3)當(dāng)太陽電池接上負載R時，所得的負載伏-安特性曲線如圖2所示.負載R可以從零到無窮大.當(dāng)負載Rm使太陽電池的功率輸出為最大時，它對應(yīng)的最大功率Pm為(4)式中Im和Vm分別為最佳工作電流和最佳工作電壓.將Voc與Isc的乘積與最大功率Pm之比定義為填充因子FF，則5)FF為太陽電池的重要表征參數(shù)，F(xiàn)F愈大則輸出的功率愈高FF取決于入射光強、材料的禁帶寬度、理想系數(shù)、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等太陽電池的轉(zhuǎn)換效率n定義為太陽電池的最大輸出功率與照射到太陽電池的總輻射能Pin之比，即（6）圖三太陽電池的伏-安特性曲線4太陽電池的等效電路圖四太陽電池的等效電路圖太陽電池可用pn結(jié)二極管D、恒流源Iph

25、、太陽電池的電極等引起的串聯(lián)電阻Rs和相當(dāng)于pn結(jié)泄漏電流的并聯(lián)電阻Rsh組成的電路來表示，如圖3所示，該電路為太陽電池的等效電路由等效電路圖可（轉(zhuǎn)自：小草范文網(wǎng):光伏效應(yīng)實驗報告）以得出太陽電池兩端的電流和電壓的關(guān)系為（7）為了使太陽電池輸出更大的功率，必須盡量減小串聯(lián)電阻Rs，增大并聯(lián)電阻Rsh.【實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗結(jié)果計算】實驗中測得的各個條件下的電流、電壓以及對應(yīng)的功率的表格如下：表11. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出各個條件下太陽能電池的伏安特性曲線2. 各個條件下，光伏組件的輸出功率P隨負載電壓V的變化【對實驗結(jié)果中的現(xiàn)象或問題進行分析、討論】各個條件下太陽能電池的伏安特性曲線圖的分析與討論從

26、圖中的曲線可以明顯看出：1. 光照距離越近，也即是光強越大，電池產(chǎn)生的電動勢越大（但不能斷定是否有上界）；2. 研究電動勢的大小，兩個電池并聯(lián)，電動勢幾乎不變，電池串聯(lián)，電動勢大致增大一倍；3. 研究電池電阻的大小，在I-V圖里，函數(shù)線越陡，電阻越小，函數(shù)線越平坦，電阻越大。在圖中可以看出：串聯(lián)電池使得電池的總電阻倍增，而并聯(lián)使得電池的總電阻減小；光照強度越大，電池的電阻越?。ǖ珣?yīng)有下界），光照強度越大，電池的電阻越大。4. 研究電池的短路電流（這里以圖中的各個最大電流作為短路電流），電池的并聯(lián)使得短路電流增大，串聯(lián)使得短路電流減?。ㄟ@是由于內(nèi)阻串并聯(lián)的原因）；光照強度越大，短路電流越大，光照

27、強度越小，短路電流越?。◤奶柲茈姵氐脑砜芍汗庹諒姸葲Q定了光生電流的大小，從而決定了短路電流和電動勢的大?。８鱾€條件下輸出功率P隨負載電壓V的變化曲線圖的分析與討論1. 雖然各個曲線不是特別平滑，但對于最大輸出功率的測量還是很成功的，因為在每條曲線的最高點附近所測量的數(shù)據(jù)點都足夠多，這樣對最大功率的估計的準(zhǔn)確度有很好的幫助。篇三：半導(dǎo)體光伏效應(yīng)實驗實驗4半導(dǎo)體光伏效應(yīng)實驗本實驗以單晶硅太陽能電池為例，通過實驗讓學(xué)生了解太陽能光伏電池的機理，學(xué)習(xí)和掌握測量短路電流的方法和技巧，以及光電轉(zhuǎn)換的基本參數(shù)測量。一、實驗?zāi)康?、初步了解太陽能電池機理2、測量太陽能電池開路電動勢、短路電流、內(nèi)阻和光

28、強之間關(guān)系3、在恒定光照下測量光電流、輸出功率與負載之間關(guān)系二、實驗原理在P型半導(dǎo)體上擴散一薄層施主雜質(zhì)而形成的p-n結(jié)（如圖1），由于光照，在A、B電極之間出現(xiàn)一定的電動勢。在有外電路時，只要光照不停止，就會源源不斷地輸出電流，這種現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)。利用它制成的元器件稱之為太陽能電池。光伏效應(yīng)最重大的應(yīng)用是可以將陽光直接轉(zhuǎn)換成電能，是當(dāng)今世界眾多國家致力研究和開拓應(yīng)用的課題。從光伏效應(yīng)的機理可知，太陽能電池輸出的電流IL是光生電流IP和在光生電壓VP作用下產(chǎn)生的p-n結(jié)正向電流IF之差，即IL?IP?IF。根據(jù)p-n結(jié)的電流和電壓關(guān)系qVPIF=IS（ekT-1）IS為反向飽和電流，式中VP

29、是光生電壓，所以輸出電流qVPIL=IP-IS（ekT-1)(1)此即光電流表達式。通常IP>>IS，上式括號內(nèi)的1可忽略。對于太陽能電池有外加偏壓時，(1)式應(yīng)改為qV圖1光伏效應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖IL=IL+I=IL+IS(ekT-1)(2)qV上式中IS(ekT-1)，就是p-n結(jié)在外加偏壓V作用下的電流。圖2中的(a)(b)兩條曲線分別表示無光照和有光照時太陽能電池的I-V特性，由此可知，太陽能電池的伏安特性曲線相當(dāng)于把p-n結(jié)的伏安特性曲線向下平移，它在橫軸與縱軸的截距分別給出了VOC和ISC。圖2太陽能電池的伏安特性實驗表明：在V=0情況下，當(dāng)太陽能電池外接負載電阻RL,其輸出

30、電壓和電流均隨RL變化而變化。只有當(dāng)RL取某一定值時輸出功率才能達到最大值Pm即所謂最佳匹配阻值RL?RLB而RLB則取決于太陽能電池的內(nèi)阻Ri=VOCVOCISC。因和ISC均隨光照強度的增強而增大，所不同的是VOC與光強的對數(shù)成正比，ISC和Ri都是太陽能電池的重要參數(shù)，最大輸出功率Pm和VOC與ISC乘積之比FF=PmVocIsc與光強（在弱光下）成正比，所以Ri亦隨光強度變化而變化。如圖3所示。VOC、ISC（3）FF是表征太陽能電池性能優(yōu)劣的指標(biāo)，稱為填充因子。FF越大，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率就越高。FF最大值約為0.750.85。太陽能電池的等效電路（如圖4），在一定負載電阻RL范圍

31、內(nèi)可以近似地視為一個電流源IPS與內(nèi)阻Ri并聯(lián)，和一個很小的電極電阻RS串聯(lián)的組合。圖3開路電動勢、短路電流與光強關(guān)系曲線圖4太陽能電池等效電路四、實驗方法1、光強調(diào)節(jié)與強度的表示本實驗所用光源為LED（發(fā)光二極管），根據(jù)LED的輸出功率與驅(qū)動電流呈線性關(guān)系，利用改變LED的靜態(tài)工作電流確定光強的相對值。儀器設(shè)定LED的工作電流調(diào)節(jié)范圍為0-20mA，對應(yīng)顯示器上的數(shù)值為0-XX。也可用“歸一”法表示光強，即設(shè)Jm為最大光強，J為改變后的光強，則J/Jm為無量綱的相對光強。2、標(biāo)尺的設(shè)定為了調(diào)節(jié)光源與光電池的間距和試樣表面光照的均勻度，設(shè)置了水平及垂直方向可調(diào)的標(biāo)尺。選擇三色發(fā)光管中任一顏色光源，接通LED驅(qū)動電源，調(diào)節(jié)ID指示為1000左右，功能切換開關(guān)置VOC檔。將水平標(biāo)尺調(diào)到10mm左右；再調(diào)垂直標(biāo)尺，使開路電壓VOC達到最大值，并保持該狀