文档介绍：硅光电池特性及应用研究
实验目的
了解和研究硅光电池的主要参数和基本特性。
测量太阳能电池板的负载特性及短路电流I 、开路电压U 并计算最大输出功率p
SC OC m 和填充因子 FF。
二、实验仪器
硅光电池，太阳能电池板，硅光电池特性及应用研究
实验目的
了解和研究硅光电池的主要参数和基本特性。
测量太阳能电池板的负载特性及短路电流I 、开路电压U 并计算最大输出功率p
SC OC m 和填充因子 FF。
二、实验仪器
硅光电池，太阳能电池板，光学导轨及支座附件，光源，电源，光功率计，聚光透镜
实验原理
太阳能是一种新能源，对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。目前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。利用太阳能发电目前有两种方法，一是利用热能产生蒸汽驱动发电机发电，二是太阳能电池。太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是 21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。本实验通过对太阳能电池的电学性质和光学性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。
硅光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：
1 = 1 (e 0U - 1)， ⑴
o
(1)式中，I和0是常数。
o
由半导体理论，二极管主要是由能隙为EC-Ev的半导体构成，如图2所示。掘为半导体导电带，Ev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。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响而产生光电流。
电子
导电带 E C
能隙
光子
价电带
E
图2
假设硅光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R与一个电阻R所组成，如图3所示。
sh
s
+
U
'ph
Rl
Id
R
s
I -I ph d
图3
图 3 中， I 为硅光电池在光照时该等效电源输出电流， I 为光照时，通过硅光电池内 ph d
部二极管的电流。由基尔霍夫定律得：
IR + U - (I -1 -1)R 二 0 , (2)
s ph d sh
(2)式中， I 为硅光电池的输出电流， U 为输出电压。由(2)式可得，
RU
I(1 + s )二 I - -1 , (3)
R ph R d
sh
sh sh
假定R = g和R = 0 ,
s
这里，I 二 I -1 二 I -1 (e Pu -1)。
ph d ph 0
在短路时，U=0, I二I ；
ph sc
而在开路时，1=0, I - I (e Puoc- 1) — 0 ；
sc 0
OC
P
0
+1],
4)
(4)式即为在R 和R二0的情况下，硅光电池的开路电压U 和短路电流I的关
sh s OC SC
系式。其中UOC为开路电压,
ISC为短路电流，而10、p是常数。可看出开路电压UOC与
短路电流I满足对数关系，如果I与光照强度有线性关系，则U 与光照强度也满足对
SC SC OC
数关系。
硅光电池一大用途就是制成太阳能电池板来发电，大阳能电池板是由多个硅晶