文档介绍：..页眉.. 页脚. 实验 T 太阳能电池特性的测量(以下是厂家提供的资料) 太阳能的利用和太阳能电池特性研究是 21 世纪新型能源开发的重点课题。目前硅太阳能电池应用领域除人造卫星和宇宙飞船外, 已大量用于民用领域: 如太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。太阳能是一种清洁、“绿色”能源,因此,世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。本实验的目的主要是探讨太阳能电池的基本特性, 太阳能电池能够吸收光的能量, 并将所吸收的光子能量转换为电能。【实验目的】 1. 在没有光照时,太阳能电池主要结构为一个二极管,测量该二极管在正向偏压时的伏安特性曲线,并求得电压和电流关系的经验公式。 2. 测量太阳能电池在光照时的输出伏安特性,作出伏安特性曲线图,从图中求得它的短路电流( SCI )、开路电压( OCU ) 、最大输出功率 mP 及填充因子 FF , )]UI /(P FF [ OC SC m??。填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。 3. 测量太阳能电池的光照特性: 测量短路电流 SCI 和相对光强度 0J/J 之间关系, 画出 SCI 与相对光强 0J/J 之间的关系图; 测量开路电压 OCU 和相对光强度 0J/J 之间的关系, 画出 OCU 与相对光强 0J/J 之间的关系图。【实验仪器】 FB736 型太阳能电池特性实验仪光具座及滑块座、具有引出接线的盒装太阳能电池、数字万用表 1只、电阻箱 1只、白炽灯光源 1只(射灯结构,功率 W40 )、光功率计(带 V3 直流稳压电源) 、导线若干、遮光罩 1 个、单刀双掷开关 1 个,实物图如图 4 所示。【实验原理】太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管, 在没有光照时其正向偏压 U 与通过电流 I 的关系式为: )1e(II Uo????(1) (1) 式中, oI 和?是常数。由半导体理论, 二极管主要是由能隙为 VCEE?的半导体构成, 如图 1 所示。CE 为半导体导电带,VE 为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时, 光子会被半导体吸收, 产生电子和空穴对。电子和空穴对太阳能电池特性的测量 1 会分别受到二极管之内电场的影响而产生光电流。假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源(光照产生光电流的电流源) 、一个理想二极管、一个并联电阻 shR 与一个电阻 sR 所组成, 如图 2 所示。图2 中,phI 为太阳能电池在光照时的等效电源输出电流, dI 为光照时通过太阳能电池内部二极管的电流。由基尔霍夫定律得: 0R)III(U IR sh dph s?????(2) (2 )式中, I 为太阳能电池的输出电流, U 为输出电压。由( 1 )式可得, d sh ph sh sIR UI)R R1(I????(3) 假定?? shR 和0R s?, 太阳能电池可简化为图 3 所示电路。这里, )1e(IIIII U0ph dph??????。在短路时, 0U?, scphII?; 而在开路时, 0I?,0)1e(II U0 sc????; ?]1I I ln[ 1U 0 sc OC???(4) (4 )式即为在?? ShR 和0R S?的情况下,太阳能电池的开路电压 OCU 和短路电流 SCI 的关系式。其中 OCU 为开路电压, SCI 为