太阳能电池伏安特性研究物理实验报告.doc

沈阳城市学院

物理实验报告

实验题目太阳能电池伏安特性研究

姓名

邢晋宇

学号

131001512

专业班级

机自5班

实验室号

D205

实验成绩

指导教师

李军

实验时间

2014年3月3日

物理实验室制

实验目的

（1）了解太阳能电池的基本特性。

（2）测绘太阳能电池的光照伏安特性。

实验仪器

名称

型号

太阳能电池基实验仪

ZKY-SAC-I

太阳能电池基实验仪导轨

ZKY-SAC-I-S3

可变负载

ZKY-SAC-I-S4

太阳能电池测试盒

ZKY-SAC-I-S5

请认真填写

实验原理（注意：原理图、测试公式）

1.PN结的形成及单向导电性

当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时，交界面处存在载流子浓度差，使电子（负电荷）和空穴（正电荷）从浓度高向浓度低扩散使Ｐ区和Ｎ区中的电中性条件破坏。Ｐ区留下负离子，Ｎ区留下正离子。它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，即ＰＮ结。

Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电场称为内电场。因此当电流方向和内电场相同时，电流会顺利流过。电流相反则会有很大的阻力。故出现了单向导电性。

光伏效应

太阳能电池吸收光子产生空穴和电子，他们自由移动，并因内电场的吸引，电子（－）朝N型半导体汇集，而空穴（＋）则朝P型半导体汇集。这样在pn结上产生一个光生电动势。

3.阳电池的表征参数

当光照射太阳电池时，将产生一个由n区到p区的光生电流Iph。同时,由于pn结二极管的特性，存在正向二极管电流ID。

实际电流I：

式中VD为结电压,I0为二极管的反向饱和电流,Iph为与入射光的强度成正比的光生电流

其中n称为理想系数,是表示pn结特性的参数,通常在1-2之间。q为电子电荷，kB为波尔茨曼常数，T为温度。

如果忽略太阳电池的串联电阻Rs,VD即为太阳电池的端电压V，则（1）式可写为

实验内容及步骤

一：

实验内容：

光电池伏安特性测试；

2。测量电池在不同负载电阻下，I对U变化关系，画出I-U曲线图（U为横轴，I为纵轴）。P对R的曲线图（R为横轴，P为纵轴），并以此确定太阳能电池的最大输出功率及最大输出功率时的负载电阻。

3开路电压Uoc和短路电流Isc.

求最大输出功率及最大输出功率时的负载电阻。

计算填充因子

6.太阳电池的转换效率:

实验步骤：

1.固定电池板，然后使光线照在电池板上，直接使电池板与测量仪器串联，测出光强参数，并计算出此时入射光功率。

2.按上图所示电路用导线连接成等效回路，并按要求测量出不同电阻下的电流和电压，并计算出不同电阻电功率以及开路电压Uoc和短路电流Isc

3.计算计算填充因子、太阳电池的转换效率、最大输出功率及最大输出功率时的负载电阻。

实验数据记录（注意：单位、有效数字、列表）

间距D＝32CM

入射光功率Pin＝93.8(mW)

R()

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

I(mA)

9.1

9

9.1

9.1

9.1

9

9

9

9

9.1

9

U(V)

0

0.08

0.18

0.27

0.36

0.45

0.53

0.63

0.72

0.81

0.89

P(mW)

0

0.72

1.638

2.457

3.276

4.05

4.77

5.67

6.48

7.371

8.01

R()

110

120

130

140

150

150

170

180

190

200

300

I(mA)

9

9

9

9

9

9

8.9

8.9

8.9

8.9

7

U(V)

0.98

1.07

1.16

1.25

1.34

1.43

1.5

1.59

1.68

1.76

2.21

P(mW)

8.82

9.63

10.44

11.25

12.06

12.87

13.35

14.151

14.952

15.664

15.47

R()

400

500

600

700

800

900

1000

2000

3000

4000

5000

I(mA)

5.9

4.9

4.2

3.6

3.2

2.8

2.6

1.33

0.9

0.7

0.6

U(V)

2.36

2.43

2.46

2.46

2.48

2.51

2.52

2.55

2.56

2.57

2.57

P(mW)

13.924

11.907

10.332

8.856

7.936

7.028

6.552

3.3915

2.304

1.799

1.542

请认真填写

数据处理、误差分析和实验结论

(1)开路电压=2.75V

(2)短路电流=9.1(mA)

(3)最大输出功率=15.664(mW)

(4)最大输出功率时的负载电阻R=200()

(5)填充因子0.