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