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太阳能电池的测试实验报告(马厂) (2).docx

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太阳能电池的测试实验报告(马厂) (2).docx

文档介绍

文档介绍:近代物理实验报告
专业应用物理班级11级(2)班实验名称太阳能电池的测试实验
小组成员姓名:
实验地点 K7-401 指导教师 马厂 实验时间 2013 年12月日
【实验内容】
、开路电压Uoc、最大输出功率Pm及填充因子FF;
,太阳能作为一个二极管器件,测量在正向偏压的情况下,太阳能电池的伏安特征曲线,求出正向偏压时,电压与电流的经验公式;
、开路电压Uoc与相对光强的关系,求出近似函数关系;
、短路电流;


【实验仪器】
太阳能电池实验主机、太阳能实验机箱、太阳能电池板、连线若干、60W白炽灯一个、挡板
图1 太阳能电池主机,电器箱
【实验原理,实验步骤及实验举例】
一、太阳能电池的工作原理
太阳能电池又叫光伏电池,它是把外界的光转为电信号或电能。实际上这种太阳能电池是由大面积的PN结形成的,即在N型硅片上扩散硼形成P型层,并用电极引线把P型和N型层引出,形成正负电极。为防止表面反射光,提高转换效率,通常在器件受光面上进行氧化,形成二氧化硅保护膜。
短路电流和开路电压是太阳能电池的两个非常重要的工作状态,它们分别对应于和的情况。在黑暗状态下太阳能电池在电路中就如同二极管。因此本实验要测量出太阳能电池在光照状态下的短路电流Isc和开路电压Uoc,最大输出功率PM和填充因子FF以及在黑暗状态下的伏安特性。在=0情况下,当太阳能电池外接负载电阻时,其输出电压和电流均随变化而变化。只有当取某一定值时输出功率才能
达到最大值,即所谓最佳匹配阻值,而则取决于太阳能电池的内阻。由于和均随光照强度的增强而增大,所不同的是与光强的对数成正比,与光强(在弱光下)成正比 ,所以亦随光强度变化而变化。 、和都是太阳能电池的重要参数。最大输出功率与和乘积之比,可用下式表示:(1)
上式中FF是表征太阳能电池性能优劣的指标,称为填充因子,~。
黑暗状态下的太阳能电池工作如图
此时加在它上面的正向偏压U与通过的电流I之间关系式为:
(2),式中I0和β是常数,=-23x300/-19=*10-2 V
在光照状态下,如果设想太阳能电池是由一理想电流源,一理想二极管,一并联电阻Rsh与一个电阻RS所组成,那么太阳能电池的工作如图:
图中Iph为太阳能电池在光照时该等效电源输出电流,Id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:
(3)
(3)式中,I为太阳能电池的输出电流,U为输出电压。由(4)式可得
(4)
假设和太阳能电池可简化为:
这里,。在短路时,而在开路时,;
可以得到:(5),(5)式即为在和的情况下,太阳能电池的开路电压UOC和短路电流ISC的关系式。其中UOC为开路电压,ISC为短路电流。
二、实验步骤
通过以下步骤的实验,学生可以从总了解太阳能电池的光伏特性和二极管特性。
(1)打开电机箱,接通光源用电装置的电源。打开白炽灯的电源开关,并把调光器调到最小。
(2)将

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