文档介绍：硅光电池特性的研究实验报告2
硅光电池基本特性的研究
太阳能是一种清洁能源、绿色能源，许多国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究和利用。硅光电池是一种典型的太阳能电池，在日光的照射下，可将太阳辐射能直接转换为电能，具有性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等一系列优点，是应用极其广泛的一种光电传感器。因此，在普通物理实验中开设硅光电池的特性研究实验，介绍硅光电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。
[实验目的]
1．测量太阳能电池在无光照时的伏安特性曲线；
，并求其的短路电流 I SC 、开路电压 UOC 、最大FF
I 及开路电压U 与相对光强 J /J0 的关系，求出它们的近似函数关系；
[实验原理]
1、硅光电池的基本结构
目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。
零偏
反偏
正偏
图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区
图2
图2中，为太阳能电池在光照时该等效电源输出电流，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：
， （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，
， （3）
假定 和 ，太阳能电池可简化为图3所示电路。
图3
这里， 。
在短路时，U＝0， ；
而在开路时，I＝0， ；
， （4）
（4）式即为在 和 的情况下，太阳能电池的开路电压 和短路电流 的关系式。其中 为开路电压， 为短路电流，而I0 、β是常数。
3、硅光电池的基本特性
(1) 短路电流
图2-3 硅光电池短路电流测试
如图2-3所示，不同的光照的作用下， 毫安表如显示不同的电流值。即为硅光电池的短路电流特性。
(2)开路电压
图2-4 硅光电池开路电压测试
如图2-4所示，不同的光照的作用下， 电压表如显示不同的电压值。即为硅光电池的开路电压特性。
(3) 光照特性
光电池在不同光照度下， 其光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性，如图2-5。