近代物理实验太阳能电池物理特性研究.pptx

太阳能电池基本特性实验班级：姓名：杨亚峰学号：太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是可利用的最直接的清洁能源之一太阳能电池工作原理的基础，是半导体P-N结的光生伏打效应。太阳能电池则是把太阳能直接转换电能的一种器件。主要是通过光生伏打效应，简单的说，当物体受到光照时，其内部电荷分布状态发生改变而产生电动势和电流。实验目的实验仪器白炽灯光源光探测器带暗箱的太阳能电池光具座实验仪器部分模型实验原理 太阳能电池在没有光强时奇特性可视为一个二极管，在没有光照时其通过电流与正向偏压的关系式为： 式中I0和?为常数。 有半导体论，二极管主要有能隙为Ec-Er的半导体构成，Ec为半导体的导带，Er为半导体的价带，当入射光子能量大于能隙时，光子会被导体吸收产生电子和空穴对。I=I0(e?u -1)实验内容 1.在没有光照情况下，测量太阳能电池正向偏压时的I-U特性，利用测量的正向偏压I-U关系数据，画出其曲线并求得常数I0和β的值。 2.在不加偏压时，用光源照射，测量太阳能电池一些特性。注意此时光源到太阳能电池的距离保持在20cm. a.画出测量线路图。 b.测量电池在不同负载下的I对U的变化关系，画出关系图。 c.用外推法求短路电流Isc和开路电压Uoc。 d.求太阳能电池的最大输出功率及此时负载电阻。 e.计算填充因子FF。实验内容 3.测量太阳能电池的光照特性 取离白光源20cm水平距离的光强作为标准光照强度，用光功率计测量该处的光照强的J0 ;改变太阳能电池到光源的距离x，用光功率计测量此时的光照强度J，求光强J与距离x的关系，测量相对光照强度的J/J0 不同值时，相应的Isc和Uoc的值。 a.描绘Isc和相对光照强度J/J0 之间的关系曲线，求Isc与相对光照强度J/J0 之间近似关系函数。 b.描绘Uoc和相对光照强度J/J0 之间的关系曲线，求Uoc与相对光照强度J/J0 之间近似关系函数。实验数据表1.全暗情况下太阳能电池在外偏压时伏安特性U1 /VU2 /mAI/μA0.4072720.993163161.314824821.606546541.918458452.049329322.20103810382.36114511452.05124412442.66135713572.80145614562.96156715673.0716541654实验数据 在全暗的情况下，测量太阳能电池的正向偏压下流过电池的电流I和太阳能电池的输出电压U，测量电路如下。正向偏压从0-3V条件下，测量结果如表一所示。全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性测量电路。R=1000Ω假设太阳能电池的理论模型是由一个理想电流源(光照产生电流的电流源)、一个理想二极管、一个并联电阻Rab 与一个Rs 所组成，如图所示：图二 由图二中，Iph为太阳能电池在光照时等效电源输出电流，Id 为光照时太阳能电池的内部二极管的电流。由基尔霍夫定理： 导电带电子Ec光子能隙价电带空穴EvIRs+U-(Iph-Id-I)Rsh=0式中，Iph为太阳能电池的输出电流，U为输出电压。由(1)式可得： ?I ( 1 + ) = Iph - - Id假定Rsh = ∞和Rs = 0,太阳能电池可以化简为图三所示： 这里，I=Iph – Id = Iph – I0 (eβUoc - 1 )在短路时，U=0,Iph = Isc;而在开路时，I=0,ISC – I0 (eβUoc - 1 )=0(4)??Uoc=n[]+1(4)式即为在Rsh = ∞和Rs = 0的情况下，太阳能电池的开路电压Uoc和短路电流Isc 的关系式，其中I0 和β是常数技术指标光具座，铝合金制，标尺长80.0cm，分度1mm,燕尾凸形导轨结构。滑块两块，燕尾凸滑块结构。铝合金制。光源，40W射灯型结构。黑色内装太阳能电池并有正负引线引出。带探测器数字式光功率计，其量程为0-200μW和0-2mW 二档。遮光板一块(黑盒用)Thanks for your watching