物理實(shí)驗(yàn)競賽太陽能電池板光能轉(zhuǎn)化效率的測定學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1物理物理(wl)實(shí)驗(yàn)競賽太陽能電池板光能轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)競賽太陽能電池板光能轉(zhuǎn)化效率的測定效率的測定第一頁，共24頁。1.了解(lioji)無光照時(shí)測量太陽能電池的伏安2. 特性曲線3.2. 測定太陽能電池的最大輸出功率及填4. 充因子，得出太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化5. 效率。第2頁/共24頁第二頁，共24頁。【實(shí)驗(yàn)儀器】 光具座、滑塊、白熾燈、 太陽能電池(dinch)、光功率計(jì)、遮光罩、電壓表、電流表、電阻箱第3頁/共24頁第三頁，共24頁?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 太陽能電池能夠吸收光的能量，并將所吸收的光子的能量轉(zhuǎn)化為電能。在沒有光照(gungzho)時(shí), 可將太陽能電池視為一個(gè)二極管,其正向偏壓

2、與通過的電流的關(guān)系為 （1）其中是二極管的反向飽和電流,是理想二極管參數(shù),理論值為1。是玻爾茲曼常量,為電子的電荷量,為熱力學(xué)溫度。令： 01qUnKTIIe驏琪=-琪桫qnKTb=第4頁/共24頁第四頁，共24頁。2 當(dāng)太陽能電池接上負(fù)載電阻后，太 陽能電池的輸出電壓和電流隨著負(fù) 載電阻的變化而變化，當(dāng)負(fù)載電阻 R=Rm時(shí)，太陽能電池的輸出功率(gngl) 為最大 即最大功率(gngl)，對應(yīng)電壓和電 流，可知 Pm=ImUm 第5頁/共24頁第五頁，共24頁。3.填充因子是表征太陽能電池質(zhì)量好壞的一個(gè)指標(biāo)，將最大功率和短路電流和斷路(dun l)電壓的比值定義為填充因子 即： (2) （F

3、F是代表太陽能電池性能優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)。值越大,說明太陽能電池對光的利用率越高）。maxSCOCPFFI U=第6頁/共24頁第六頁，共24頁?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】在沒有光源（全黑）的條件(tiojin)下，測量太陽能電 池正向偏壓時(shí)的I-U特性（直流偏壓從0-3V） （1）設(shè)計(jì)測量電路圖，并連接。（2）利用測得的正向偏壓時(shí)I-U關(guān)系數(shù)據(jù)， 畫出 I-U曲線(qxin)并求出常數(shù) 和 J0 的值。qnKTb=第7頁/共24頁第七頁，共24頁?！緮?shù)據(jù)記錄及處理】1.無光條件下太陽能電池(dinch)在外加偏壓時(shí)伏安特性U)(VI)( A1.3 1.41.82.052.32.52.62.7282.

4、930305070100150200250300350400 450表（一） 第8頁/共24頁第八頁，共24頁。第9頁/共24頁第九頁，共24頁。 處理數(shù)據(jù)得在全暗情況(qngkung)下測量太陽能電池在正向偏壓下太陽能電池的電流 I 和太陽能電池的輸出電壓U ,得到 I-U 圖,如圖一 所示;在2.8 V 以下的區(qū)域可以滿足上面函數(shù)關(guān)系. 電壓很大時(shí)，I和U基本成線性關(guān)系。 第10頁/共24頁第十頁，共24頁。1圖一第11頁/共24頁第十一頁，共24頁。IUOCUUI-SCImaxSCOCPFFI U=第12頁/共24頁第十二頁，共24頁。vU （ ）)(mAI 在不加偏壓時(shí)，在使用遮光罩條

5、件下，保持白光源(gungyun)到太陽能電池距離20CM，測量太陽能電池的輸出電流對太陽能電池的輸出電壓的關(guān)系。太陽能電池在光照時(shí)，測量輸出功率與負(fù)載電阻的關(guān)系。（1） 測 量太陽能電池的輸出電流對太陽能電池的輸出電壓的關(guān)系 0.861.121.461.701.922.082.242.382.502.622.724.64.23.83.53.23.02.82.62.52.42.3表（二）第13頁/共24頁第十三頁，共24頁。第14頁/共24頁第十四頁，共24頁。()Pm W()RKW 太陽能電池在不同負(fù)載電阻太陽能電池的電流I 和輸出電壓U 的關(guān)系如圖二 所示，它滿足一個(gè)二次函數(shù)圖像，基本(j

6、bn)呈線性關(guān)系。（2）.太陽能電池在光照時(shí)，測量輸出功率與負(fù)載電阻的關(guān)系。 表（三） 4.05.05.56.06.26.36.46.36.36.26.00.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2第15頁/共24頁第十五頁，共24頁。第16頁/共24頁第十六頁，共24頁。不加偏壓下,將太陽能電池置于恒定光強(qiáng)照射下(暗箱中,保持60 W 白熾燈光源(gungyun)到太陽能電池距離為20 cm) . 由圖可得負(fù)載電阻 R = 0.8 k時(shí), 太陽能電池的最大輸出功率Pm = 6.4 mW,短路電流 ISC =2.86 mA ,開路電壓 UOC =3.62 V. 算得填充因

7、子 FF = 61.8 %.第17頁/共24頁第十七頁，共24頁。0JJJ0JJSCIOCU0JJ0JJ0JJSCIOCUSCIOCU第18頁/共24頁第十八頁，共24頁。0JJ0JJ3.測量(cling)太陽能電池和與相對(xingdu)光強(qiáng) 表（四）X(cm)1416182022242628303210.860.73 0.630.55 0.480.420.380.350.316.55.74.64.03.32.82.52.22.01.8SCISCIOCU的關(guān)系(gun x)取14cm處的光照強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度J0表五第19頁/共24頁第十九頁，共24頁。 若入射光最大光強(qiáng)為J0 ,改變后光照

8、強(qiáng)度為J ,測量不同(b tn)相對光照強(qiáng)度J/ J0 下的 ISC和 UOC, 得到 ISC和J/ J0 呈線性關(guān)系,如圖所示; UOC和 J/ J0近似呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系,如圖 所示.第20頁/共24頁第二十頁，共24頁?！緦?shí)驗(yàn)分析】 本實(shí)驗(yàn)是是一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們 更多的了解 了太陽能電池，知道了他的更多特性。 但本實(shí)驗(yàn)由于(yuy)各種原因 存在各種實(shí)驗(yàn)誤差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不怎么理想。分析：在測定全黑條件下伏安特性曲線時(shí)，未能保證太陽能電池處于 全黑狀態(tài)。做測定不同負(fù)載電阻條件下功率時(shí)，由于(yuy)電壓表有分流作用，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)存在誤差。在做不同光照強(qiáng)度下，太陽能電池電阻時(shí)，距離測量存在誤 在使用MATLAB處理數(shù)據(jù)時(shí)得到一些近似函數(shù)關(guān)系 ，存在一定的誤差，并不能完全真實(shí)反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我們測得數(shù)據(jù)量有點(diǎn)不足，不能更細(xì)致的反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于(yuy)數(shù)據(jù)本身就比較小,數(shù)據(jù)估讀時(shí)存在較大誤差,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不太理想。第21頁/共24頁第二十一頁，共24頁。【注意事項(xiàng)】【注意事項(xiàng)】 1. 連接電路連接電路(dinl)時(shí)，保持太陽能電池?zé)o光照條件時(shí)，保持太陽能電池?zé)o光照條件。 2 . 避免太陽光照射太