1、太阳能电池基本特性测定与研究,太阳能电池基本特性测定与研究太阳能是一种新能源，对太阳能的充分利用可以 解决人类日趋增长的能源需求问题。目前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。利用太阳能发电 目前有两种方法，一是利用热能产生蒸气驱动发电机发电，二是太阳能电池。太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家对它的研究投入了很多人力物力。作为新世纪的大学生，我们有必要接触这些环保新能源，通过这个实验，我们将更加了解了太阳能电池的一些特性，例如太阳能电池电阻，开路电压随光照强度变化的规律，知道太阳能电池的填充因子，提高我们的科学素养，为以后的工作研究打下基础。,【实验目的
2、】,了解无光照时测量太阳能电池的伏安特性曲线 2. 测定太阳能电池的最大输出功率及填充因子，得出太阳能电池的光电转化效率。,【实验仪器】光具座、滑块、白炽灯、 太阳能电池、光功率计、遮光罩、电压表、电流表、电阻箱,【实验原理】 1. 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（1）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,为电子的电荷量,为热力学温度。 令：,2 当太阳能电池接上负载电阻后，太阳能电池的输出电压和电流随着负载电阻的变化而变化，当负载电阻R=Rm时，太阳
3、能电池的输出功率为最大 即最大功率，对应电压和电流，可知 Pm=ImUm,3.填充因子是表征太阳能电池质量好坏的一个指标，将最大功率和短路电流和断路电压的比值定义为填充因子 即： (2)（FF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）。,【实验内容及步骤】 在没有光源（全黑）的条件下，测量太阳能电池正向偏压时的I-U特性（直流偏压从0-3V）（1）设计测量电路图，并连接。,（2）利用测得的正向偏压时I-U关系数据，画出 I-U曲线并求出常数 和 J0 的值。,【数据记录及处理】1.无光条件下太阳能电池在外加偏压时伏安特性,表（一）,处理数据得在全暗情况下测
4、量太阳能电池在正向偏压下太阳能电池的电流 I 和太阳能电池的输出电压U ,得到 I-U 图,如图一 所示;在2.8 V 以下的区域可以满足上面函数关系. 电压很大时，I和U基本成线性关系。,2.在不加偏压时，用日光灯照射，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,图一,（1）如图一连接电路图（2）测量电池在不同负载电阻下， 对 变化关系，画出 曲线图。（3）测量短路电流 和开路电压 。（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,在不加偏压时，在使用遮光罩条件下，保持白光源到太阳能电池距离20CM，测量太阳能电池的输出电流对太阳能
5、电池的输出电压的关系。太阳能电池在光照时，测量输出功率与负载电阻的关系。（1） 测 量太阳能电池的输出电流对太阳能电池的输出电压的关系,表（二）,太阳能电池在不同负载电阻太阳能电池的电流I 和输出电压U 的关系如图二 所示，它满足一个二次函数图像，基本呈线性关系。 （2）.太阳能电池在光照时，测量输出功率与负载电阻的关系。表（三）,不加偏压下,将太阳能电池置于恒定光强照射下(暗箱中,保持60 W 白炽灯光源到太阳能电池距离为20 cm) . 由图可得负载电阻 R = 0.8 k时, 太阳能电池的最大输出功率Pm = 6.4 mW,短路电流 ISC =2.86 mA ,开路电压 UOC =3.6
6、2 V. 算得填充因子 FF = 61.8 %.,3.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14CM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，相应的 和 的值。(1).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。(2).描绘 和相对光强 之间的关系曲线，并求它们之间的近似关系函数。(3).描绘 和相对光强 之间的关系曲线，并求他们之间的近似关系函数。,3.测量太阳能电池,和,与相对光强,表（四）,的关系,取
7、14cm处的光照强度为标准光照强度J0,表五,若入射光最大光强为J0 ,改变后光照强度为J ,测量不同相对光照强度J/ J0 下的 ISC和 UOC, 得到 ISC和J/ J0 呈线性关系,如图所示; UOC和 J/ J0近似呈指数函数关系,如图 所示.,【实验分析】本实验是是一个设计性实验，通过这个实验，我们 更多的了解 了太阳能电池，知道了他的更多特性。 但本实验由于各种原因存在各种实验误差，导致实验结果不怎么理想。分析： 在测定全黑条件下伏安特性曲线时，未能保证太阳能电池处于 全黑状态。 做测定不同负载电阻条件下功率时，由于电压表有分流作用，导致实验存在误差。 在做不同光照强度下，太阳能电池电阻时，距离测量存在误在使用MATLAB处理数据时得到一些近似函数关系 ，存在一定的误差，并不能完全真实反映实验结果。 我们测得数据量有点不足，不能更细致的反映实验结果。 由于数据本身就比较小,数据估读时存在较大误差,导致实验结果不太理想。,【注意事项】1. 连接电路时，保持太阳能电池无光照条件。2 . 避免太阳光照射太阳能电池。3. 连接电路时，保持电源开关断开,Thank you,
