太陽(yáng)能電池伏安特性研究

1、物理沈陽(yáng)城市學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目太陽(yáng)能電池伏安特性研究姓名學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)實(shí)驗(yàn)室號(hào)實(shí)驗(yàn)成績(jī)指導(dǎo)教師李軍實(shí)驗(yàn)時(shí)間2014年月日物理實(shí)驗(yàn)室制斂實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解太陽(yáng)能電池的基本特性。(2)測(cè)繪太陽(yáng)能電池的光照伏安特性。擊實(shí)驗(yàn)儀器名稱型號(hào)太陽(yáng)能電池基實(shí)驗(yàn)儀ZKY-SAC-I太陽(yáng)能電池基實(shí)驗(yàn)儀導(dǎo)軌ZKY-SAC-I-S3可變負(fù)載ZKY-SAC-I-S4太陽(yáng)能電池測(cè)試盒ZKY-SAC-I-S5請(qǐng)認(rèn)真填寫坯實(shí)驗(yàn)原理（注意：原理圖、測(cè)試公式）太陽(yáng)電池的工作原理是基于光伏效應(yīng)。當(dāng)光照射太陽(yáng)電池時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)由n區(qū)到p區(qū)的光生電流Iph。同時(shí)，由于pn結(jié)二極管的特性，存在正向二極管電流ID，此電流方向從p區(qū)到n區(qū)，

2、與光生電流相反。因此，實(shí)際獲得的電流I為(2)式中VD為結(jié)電壓，10為二極管的反向飽和電流，lph為與入射光的強(qiáng)度成正比的光生電流，其比例系數(shù)是由太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)和材料的特性決定的。其中n稱為理想系數(shù)，是表示pn結(jié)特性的參數(shù)，通常在1-2之間。q為電子電荷，kB為波爾茨曼常數(shù)，T為如果忽略太陽(yáng)電池的串聯(lián)電阻Rs,VD即為太陽(yáng)電池的端電壓V,則（1）式可寫為Iexp廠qV、-101nkT'B丿當(dāng)太陽(yáng)電池的輸出端短路時(shí)，V=0（VDO），由（2）式可得到短路電流sc(3)ph即太陽(yáng)電池的短路電流等于光生電流，與入射光的強(qiáng)度成正比。當(dāng)太陽(yáng)電池的輸出端開路時(shí)，I二0,由（2）和（3）式可得到開路

3、電壓v=nkzinocq(4)負(fù)載R可以從零到無窮大。當(dāng)負(fù)載Rm使太陽(yáng)電池的功率輸出為最大時(shí)，它對(duì)應(yīng)的最大功率Pm為P=IVmmm式中Im和Vm分別為最佳工作電流和最佳工作電壓。將Voc與Isc的乘積與最大功率Pm之比定義為填充因子FF,則FF二PmvrocscVImmvrocscFF為太陽(yáng)電池的重要表征參數(shù)，F(xiàn)F愈大則輸出的功率愈高。FF取決于入射光強(qiáng)、材料的禁帶寬度、理想系數(shù)、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等。太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率n定義為太陽(yáng)電池的最大輸出功率與照射到太陽(yáng)電池的總輻射能Pin之比，即x100%in*2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟光電池伏安特性測(cè)試在不加偏壓時(shí)，用白色光源照射，測(cè)量太陽(yáng)能電池一些特性。注

4、意此時(shí)光源到太陽(yáng)能電池距離保持為30cm.A、畫出測(cè)量路線圖。B、測(cè)量電池在不同負(fù)載電阻下，I對(duì)U變化關(guān)系，畫出I-U曲線圖（U為橫軸，I為縱軸）。P對(duì)R的曲線圖（R為橫軸，P為縱軸），并以此確定太陽(yáng)能電池的最大輸出功率及最大輸出功率時(shí)的負(fù)載電阻。C、開路電壓和短路電流。D、求最大輸出功率及最大輸出功率時(shí)的負(fù)載電阻。E、計(jì)算填充因子光電池的短路電流：負(fù)載電阻為0歐姆的電流近似短路電流。開路電壓：電阻較大時(shí)的電壓。填充因子：FF為太陽(yáng)能電池的重要表征參數(shù)，F(xiàn)F愈大則輸出的功率愈高。FF取決于入射光強(qiáng)、材料的禁帶寬度、理想系數(shù)、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等。F、太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率n定義

5、為太陽(yáng)電池的最大輸出功率與照射到太陽(yáng)電池的總輻射能Pin之比，即二Pmx100%in出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（注意：?jiǎn)挝?、有效?shù)字、列表）間距D=CM入射光功率Pin=(mW)R(0)0102030405060708090100l(mA)12.712.712.712.712.712.712.612.612.612.612.5U(V)0.000.120.250.370.500.620.750.881.001.121.25P(mW)0.001.523.174.696.357.879.4511.012.614.115.6045904055001225R(0)11012013014015016017018019

6、0200300I(mA)12.512.512.312.312.312.111.911.611.311.08.1U(V)1.371.491.591.711.831.932.012.072.112.182.39P(mW)17.118.619.521.022.523.323.924.023.823.919.32525573309531912438059R(0)40050060070080090010002000300040005000I(mA)6.25.04.23.73.22.92.61.30.90.70.6U(V)2.462.492.512.532.542.542.552.572.582.582.

7、58P(mW)15.212.410.59.368.127.366.633.342.321.801.5452504218601268請(qǐng)認(rèn)真填寫數(shù)據(jù)處理、誤差分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論開路電壓UOC=2.58V短路電流ISC=12.7(mA)(3)最大輸出功率p=24.012(mW)m最大輸出功率時(shí)的負(fù)載電阻R=180(。)填充因子ff二p=0.732IuSCOC(6)太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率耳二P=18.0%pin(7)伏安曲線特征分析:開始成短路狀態(tài)，電流開始時(shí)不變，隨后隨著電阻增大而減小最后成短路狀態(tài)，電壓不變(8)功率曲線特征分析:功率出現(xiàn)峰值，電阻為180Q時(shí)功率最大為24012mW&實(shí)驗(yàn)思考與建議1、光電池在工作時(shí)為什么要處于零偏或負(fù)偏？因?yàn)橐控?fù)偏的電場(chǎng)來收集產(chǎn)生的光載流子。零偏時(shí)靠的是內(nèi)秉電場(chǎng)（也是負(fù)偏