1、实验指导书太阳能电池发电与光伏效应测定一、实验目的 1、了解太阳能电池的电学性质和光学性质。2、理解太阳能电池的发电原理。3. 掌握太阳能电池的光伏效应测定方法。二、实验原理太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子的能量转化为电能。在没有光照时, 可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压 与通过的电流 的关系为UI(1)10nKTqUeI其中 是二极管的反向饱和电流, 是理想二极管参数,理论值为1。 是玻尔兹曼常量,0 nK为电子的电荷量, 为热力学温度。（可令 ）qTnKTq由半导体理论知,二极管主要是由如图所示的能隙为 的半导体所构成。 VCECE为半导体导电带， 为半导体价电带。 当
2、入射光子能量大于能隙时，光子被半导体所吸VE收，并产生电子-空穴对。 电子-空穴对受到二极管内电场的影响而产生光生电动势，这一现象称为光伏效应（如图1所示）。图1 光电流示意图太阳能电池的基本技术参数除短路电流 和开路电压 外 , 还有最大输出功率 和SCIOCUmaxP填充因子 。最大输出功率 也就是 的最大值。填充因子 定义为FmaxPF(2)OCSUIax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。三、实验仪器白炽灯源、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。四、实验步骤1、在没有光源（全黑）的条件下，测量
3、太阳能电池正向偏压时的 特性。（直流偏压UI从0-3.0 V）（1）设计测量电路图（如图2所示），并连接。图2 没有光源条件下的设计测量电路图（2）利用测得的正向偏压时 关系数据，画出 曲线并求出常数 和UIUInKTq的值。0I2、在不加偏压时，用白色光照射，测量太阳能电池的光伏特性。（注意此时光源到太阳能电池距离保持为20 cm）（1）设计测量电路图（如图3所示），并连接。图3 不加偏压设计的测量电路图（2）测量电池在不同负载电阻下， 对 变化关系，画出 曲线图。IUUI（3）求短路电流 和开路电压 。SCIOC（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
4、。OCSIPFmax3、测量太阳能电池的光电效应与电光性质在暗箱中（用遮光罩挡光），取离白光源20 cm水平距离光强作为标准光照强度，用光功率计测量该处的光照强度 ;改变太阳能电池到光源的距离，用光功率计测量该处的光0J照强度 ，求光强 与位置关系。测量太阳能电池接受到相对光强度 不同值时，相J 0J应的 和 的值。SCIOU（1） 设计测量电路图，并连接。（2） 测量太阳能电池接受到相对光强度 不同值时，相应的 和 的值。0JSCIOU（3） 描绘 和与相对光强 之间的关系曲线，求 和与相对光强 之间的近SCI0JSI0J似关系函数。（4） 描绘 和与相对光强 之间的关系曲线，求 和与相对光强 之间的OCU0OC0近似关系函数。4、把多晶硅太阳能电池板换成单晶硅太阳能电池板，重复以上实验。五、习题 1. 太阳能电池是由什么材料做成的？它的工作原理？2. 何谓短路电流 ？何谓开路电压 ？何谓填充因子？如何计算太阳能电池的填充因子？3. 如何求得太阳能电池的最大输出功率？最大输出功率与它的最佳匹配电阻有什么关系？4. 多晶硅太阳能电池板与单晶硅太阳能电池板的区别？
