太陽能電池特性實驗王淑珍衛(wèi)浴網(wǎng)實驗目的了解太陽能電池的工作原理。測定太陽能電池的暗伏-安特性曲線。測量開路電壓、短路電流與光強之間的關(guān)系。測量太陽能電池的輸出特性。實驗原理

光電池光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。光電池在有光線作用下實質(zhì)就是電源,電路中有了這種器件就不需要外加電源。光電池的工作原理是基于“光生伏特效應”。它實質(zhì)上是一個大面積的PN結(jié),當光照射到PN結(jié)的一個面,例如p型面時,若光子能量大于半導體材料的禁帶寬度,那么p型區(qū)每吸收一個光子就產(chǎn)生一對自由電子和空穴,電子空穴對從表面向內(nèi)迅速擴散,在結(jié)電場的作用下,最后建立一個與光照強度有關(guān)的電動勢。++++++++++----------NPI空間電荷區(qū)光電池工作原理圖SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSip型半導體BSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSin型半導體P-實驗原理實驗原理-------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++--------p型耗盡區(qū)n型E內(nèi)反偏-------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++--------p型耗盡區(qū)n型E外正偏-------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++--------p型耗盡區(qū)n型E內(nèi)-------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++--------p型耗盡區(qū)n型++++++++--------E外實驗原理硅光電池--基于光伏效應當PN結(jié)零偏或反偏

耗盡區(qū)存在一內(nèi)電場

入射光子將把處于價帶中的束縛電子激發(fā)到導帶激發(fā)出的電子-空穴對在內(nèi)電場作用下分別漂移到Ｐ型區(qū)和N型區(qū)PN結(jié)兩端加負載時就有光生電流流過負載

光照p型硅受光層n型硅基片層入射光硅光電池結(jié)構(gòu)示意圖GIE實驗儀器1．太陽能電池的暗伏安特性測量。2．開路電壓、短路電流與光強關(guān)系的測量。3．太陽能電池的輸出特性測量。實驗內(nèi)容太陽能電池的暗伏安特性測量用遮光罩罩住太陽能電池。將待測的太陽能電池接至測試儀上的“電壓輸出”接口,電阻箱調(diào)節(jié)器至50Ω后串聯(lián)進電路起保護作用,用電壓表測量太陽能電池兩端電壓,電流表測量回路中的電流。將電壓源調(diào)到0V，然后逐漸增大輸出電壓，每間隔0.3V記一次電流值。將電壓源調(diào)到0V，反向輸出電壓，每間隔1V記一次電流值。太陽能電池－+V50Ω可調(diào)電壓源A伏安特性測量接線原理圖以電壓作橫坐標，電流作縱坐標畫伏安特性曲線，原理圖如下。表1太陽能電池暗伏安特性測定電壓（V）電流（mA）單晶硅多晶硅非晶硅－8

－700.30.63.9開路電壓、短路電流與光強關(guān)系的測量打開光源開關(guān)，預熱5分鐘。打開遮光罩。將光強探頭裝在太陽能電池板位置，探頭輸出線連接至太陽能電池特性測試儀的“光強輸入”接口上。測試儀設(shè)置為“光強測量”。由近及遠移動支架，測量距光源一定距離的光強I，測量值記入表2中。將光強探頭換成單晶硅太陽能電池，測試儀設(shè)置為“電壓表”狀態(tài)。按測量光強時對應的距離值，記錄開路電壓。測試儀設(shè)置為“電流表”狀態(tài)，記錄短路電流。將單晶硅太陽能電池換成多單晶硅太陽能電池，重復測量。將多晶硅太陽能電池換成非單晶硅太陽能電池，重復測量。畫出三種太陽能電池的開路電壓、短路電流與光強關(guān)系曲線。太陽能電池光V太陽能電池光A測量開路電壓測量短路電流開路電壓、短路電流與光強關(guān)系示意圖距離（cm）101520253035404550光強I(W/m2)

單晶硅開路電壓Voc(V)短路電流Isc

(mA)多晶硅開路電壓Voc(V)短路電流Isc

(mA)非晶硅開路電壓Voc(V)短路電流Isc

(mA)表2太陽能電池開路電壓、短路電流隨光強變化關(guān)系太陽能電池的輸出特性按圖接線，以電阻箱作為太陽能電池負載。在一定的光照強度下，分別將三種太陽能電池板安裝到支架上，通過改變電阻箱的阻值，記錄太陽能電池的輸出電壓V和輸出電流I，并計算出輸出功率P0＝V*I,填于表3。太陽能電池光VA電阻箱測量太陽能電池輸出特性單晶硅輸出電壓V

(V)00.20.40.60.811.21.41.6…輸出電流I(A)輸出功率P0(W)多晶硅輸出電壓V

(V)00.20.40.60.811.21.41.6…輸出電流I(A)輸出功率P0(W)非晶硅輸出電壓V

(V)00.20.40.60.811.21.41.6…輸出電流I(A)輸出功率P0(W)表3三種太陽能電池輸出特性根據(jù)表3數(shù)據(jù)作用3種太陽能電池的輸出伏安特性曲線及功率曲線。找出最大功率點對應的電阻值為最佳匹配負載。由計算填充因子。由計算轉(zhuǎn)換效率。