文档介绍：DJL-OE-II型太阳能电池特性测试仪
产品说明与实验指导书
西安超凡光电设备有限公
DJL-OE-II型太阳能电池特性测试仪
随着煤、石油、天然气等化石能源的大量消耗,,,已应用于许多民用领域:如太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、,实验内容和仪器本身都具有一定的新颖性和实用性,对掌握太阳能电池相关知识,激发学生学习兴趣,培养分析和解决实际问题的能力,以及环保节能的人文思想熏陶都大有裨益.
[实验目的]
测量太阳能电池在无光照时的伏安特性曲线;
测量太阳能电池在光照时的输出特性,并求其的短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子;
测量太阳能电池的短路电流、开路电压与相对光强的关系,求出它们的近似函数关系;
[实验原理]
太阳能电池能够吸收光的能量,-N结的光伏效应(Photovoltaic Effect),其正向偏压U与通过电流I的关系式为:
(1)
其中,I、U为P-N结二极管的电流及电压,k为波尔兹曼常数(×10-23J/K),q为电子电荷量(×10-19库仑),T为绝对温度,是二极管的反向饱和电流, 是理想二极管参数,.
由半导体理论知,,,,光子照射入半导体内,把电子从价电带激发到导电带,从而在半导体内部产生了许多“电子-空穴”对,在内建电场的作用下,电子向N型区移动,空穴向P型区移动,这样,N区有很多电子,P区有很多空穴,在P-N结附近就形成了与内建电场方向相反的光生电场,它的一部分抵消了内建电场,其余部分则使P区带正电,N区带负电,于是在N区与P区之间产生了光生伏打电动势,这就是所谓的“光伏效应”.若光子所携带得能量小于禁带能量时,就对太阳能电池而言并没有什么作用,-空穴对的同时,也会有部份的能量以热能形式散逸掉而不能被有效的利用.
图1. 太阳能电池光电转换机理示意图
  如果太阳能电池开路,即组成电池回路中,负载电阻为无穷大,则被P-N结分开的电子和空穴,全部积累在P-N结附近,于是出现了最大光生电动势,其数值即为开路电压().如果把太阳能电池短路,即回路负载电阻为零,则所有P-N结附近的电子与空穴,由结的一边,流经外电路到达结的另一边,产生了最大可能的电流,即短路电流().太阳能电池相当于具有与受光面平行的极薄P-N结的大面积的等效二极管,因此可以建立一个等效理论模型来分析其工作特性,假设太阳能电池为一个理想电流源(光照产生光电流的电流源)、一个理想二极管所和一个