太阳能电池性能的研究
太阳能电池的原理与性能分析

太阳能电池的原理与性能分析太阳能电池作为一种可再生能源的代表,具有广阔的应用前景。
它能够将太阳能直接转化为电能,具有清洁、环保、零排放等优势,使其成为未来替代传统能源的重要选择。
本文将从太阳能电池的原理和性能两个方面进行论述。
一、太阳能电池的原理太阳能电池的原理是基于光电效应的。
光电效应是指当光照射到某些物质表面时,光子能量被物质中的电子吸收后,电子会从物质的价带跃迁到导带,从而产生电子和空穴对。
太阳能电池内部由两种半导体材料组成,一种是P型半导体,另一种是N型半导体。
这两种半导体通过P-N结相连接,形成了一个光电转换的结构。
太阳能电池的P-N结中,P型半导体中的杂质含有3价元素,使得P型成为电子供体,而N型半导体中的杂质含有5价元素,使得N型成为电子井。
当光照射到太阳能电池上时,P-N结处产生空穴和电子对,空穴向P型半导体移动,而电子向N型半导体移动,经过外电路,电子和空穴之间的流动形成电流。
二、太阳能电池的性能分析1. 转换效率:太阳能电池的转换效率是衡量其性能的重要指标。
转换效率是指太阳能电池从太阳光转换为电能的比例。
目前,太阳能电池的转换效率在20%左右。
提高太阳能电池的转换效率是未来研究的重要方向之一。
2. 功率密度:太阳能电池的功率密度是指单位面积上太阳能电池输出的功率。
提高太阳能电池的功率密度可以增加其实际应用的灵活性和效益。
3. 稳定性:太阳能电池的稳定性是指其在长时间使用过程中性能是否稳定。
太阳能电池在实际应用过程中会受到气候、温度等因素的影响,因此,提高太阳能电池的稳定性对于其可靠性和持久性具有重要意义。
4. 成本:太阳能电池的成本是影响其大规模应用的一个关键因素。
目前太阳能电池的成本较高,因此如何降低太阳能电池的生产成本是重要的研究方向。
三、结语太阳能电池作为一种可再生能源技术,具有广泛的应用前景。
通过深入了解太阳能电池的原理和性能,我们可以更好地认识太阳能电池的优势和挑战,为其进一步研究和开发提供参考。
太阳能电池特性研究实验报告

太阳能电池特性研究实验报告太阳能电池特性研究实验报告引言:太阳能作为一种清洁、可再生的能源,近年来备受关注。
太阳能电池作为太阳能利用的核心技术之一,其特性研究对于提高太阳能利用效率具有重要意义。
本实验旨在探究太阳能电池的特性及其对环境因素的响应。
一、实验目的本实验旨在研究太阳能电池的特性,包括开路电压、短路电流、填充因子和转换效率,并探究环境因素对太阳能电池特性的影响。
二、实验原理太阳能电池是利用光生电压效应将太阳能转化为电能的装置。
在太阳能电池中,光线照射到半导体材料上,激发出电子-空穴对,形成光生电流。
通过将正负极连接外部电路,可以将光生电流转化为电能。
三、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备,包括太阳能电池、光源、电压表、电流表和电阻箱等。
2. 将太阳能电池置于光源下方,调整光源的强度,使得太阳能电池表面接收到均匀的光照。
3. 使用电压表和电流表分别测量太阳能电池的开路电压和短路电流。
4. 调整电阻箱的阻值,改变电路中的负载,记录太阳能电池的输出电压和输出电流。
5. 根据实验数据计算太阳能电池的填充因子和转换效率。
通过实验测量,得到了太阳能电池在不同光照强度下的开路电压和短路电流。
随着光照强度的增加,太阳能电池的开路电压呈现出先增大后减小的趋势,而短路电流则随光照强度的增加而增加。
这是因为在光照较弱时,太阳能电池中的载流子复合速率较慢,导致开路电压较低。
随着光照强度的增加,载流子的生成速率增加,导致短路电流增加。
然而,当光照强度过高时,太阳能电池中的电子-空穴对的生成速率达到饱和,载流子复合速率也增加,导致开路电压下降。
填充因子是太阳能电池特性的重要参数之一,它反映了太阳能电池的电流输出能力。
通过实验测量的数据,可以计算出太阳能电池的填充因子。
填充因子的大小受到太阳能电池的内部电阻和光照强度的影响。
当太阳能电池的内部电阻较小时,填充因子较大;而当光照强度较小时,填充因子较小。
转换效率是衡量太阳能电池性能的指标之一,它反映了太阳能电池将太阳能转化为电能的能力。
太阳能光伏电池组件在不同环境下的性能研究

太阳能光伏电池组件在不同环境下的性能研究一直是太阳能领域的热点问题,随着太阳能光伏技术的不断发展,人们对光伏电池在不同环境下的性能表现有了更深入的研究。
本文将对太阳能光伏电池组件在不同环境下的性能进行探讨,旨在为太阳能光伏电池的设计和应用提供参考。
一、太阳能光伏电池组件的基本原理太阳能光伏电池是一种将太阳能直接转换为电能的装置,其基本原理是利用光电效应将太阳光转化为电能。
太阳能光伏电池组件是由多个光伏电池组成的,通过将多个光伏电池串联或并联组成电池组件,以提高电能输出效率。
二、太阳能光伏电池组件的性能参数太阳能光伏电池组件的性能参数是评价其性能表现的重要指标,包括转换效率、工作温度范围、光照条件下的输出功率等。
在不同环境条件下,太阳能光伏电池组件的性能参数可能会有所不同,因此需要对其在不同环境下的性能进行研究。
三、太阳能光伏电池组件在高温环境下的性能研究高温环境对太阳能光伏电池组件的性能有着重要影响,高温会导致光伏电池组件的转换效率下降,从而影响其电能输出。
研究表明,在高温环境下,太阳能光伏电池组件的输出功率会随着温度的升高而下降,因此需要采取相应措施来降低光伏电池组件的工作温度,以提高其性能表现。
四、太阳能光伏电池组件在低温环境下的性能研究低温环境同样会影响太阳能光伏电池组件的性能,低温会导致光伏电池组件的电阻增加,从而影响其输出功率。
研究表明,在低温环境下,太阳能光伏电池组件的转换效率会有所提高,但是其输出功率可能会下降。
因此,在低温环境下,需要采取相应措施来提高光伏电池组件的输出功率,以保证其正常工作。
五、太阳能光伏电池组件在不同光照条件下的性能研究光照条件是影响太阳能光伏电池组件性能的重要因素,不同光照条件下,太阳能光伏电池组件的输出功率会有所不同。
研究表明,在光照强度较低的条件下,太阳能光伏电池组件的转换效率会下降,而在光照强度较高的条件下,其转换效率会提高。
因此,需要对太阳能光伏电池组件在不同光照条件下的性能进行研究,以确定其最佳工作条件。
太阳能电池基本特性研究实验报告

太阳能电池基本特性研究实验报告一、引言。
太阳能电池是一种能够将太阳光直接转化为电能的装置,是目前可再生能源中应用最为广泛的一种。
太阳能电池的基本工作原理是利用光伏效应将太阳光能转化为电能。
本实验旨在研究太阳能电池的基本特性,为进一步了解太阳能电池的工作原理和性能提供实验数据和分析。
二、实验目的。
1. 研究太阳能电池的工作原理;2. 测量太阳能电池的输出电压和电流随光照强度的变化规律;3. 分析太阳能电池的最大功率点及其影响因素。
三、实验原理。
太阳能电池是由多个光伏电池组成的,光伏电池是一种能够将太阳能直接转化为电能的半导体器件。
当太阳光照射到光伏电池上时,光子能量被半导体材料吸收,激发出电子-空穴对,从而产生电流。
太阳能电池的输出特性与光照强度、温度等因素密切相关。
四、实验内容与步骤。
1. 实验仪器,太阳能电池、光照度测量仪、电压表、电流表、直流电源等;2. 实验步骤:a. 将太阳能电池放置在光照度测量仪下,并连接电压表和电流表;b. 调节直流电源输出电压,记录不同光照强度下太阳能电池的输出电压和电流值;c. 分析数据,绘制太阳能电池输出特性曲线。
五、实验数据与分析。
通过实验测量和数据处理,得到了太阳能电池在不同光照强度下的输出电压和电流值,绘制了太阳能电池的输出特性曲线。
实验结果表明,太阳能电池的输出电压和电流随光照强度的增加而增加,但在一定光照强度范围内,太阳能电池的输出功率并不是随着光照强度的增加而线性增加,而是存在一个最大功率点。
六、实验结论。
1. 太阳能电池的输出电压和电流随光照强度的增加而增加;2. 太阳能电池存在最大功率点,该点受光照强度和温度等因素影响;3. 实验结果验证了太阳能电池的基本特性。
七、实验总结。
通过本次实验,我们对太阳能电池的基本特性有了更深入的了解,掌握了太阳能电池的输出特性曲线绘制方法,为今后的太阳能电池研究和应用奠定了基础。
八、参考文献。
1. 高等学校太阳能电池实验教学研究组. 太阳能电池实验教学研究[M]. 北京: 清华大学出版社, 2010.2. 刘志远. 太阳能电池原理与应用[M]. 北京: 机械工业出版社, 2008.以上就是本次太阳能电池基本特性研究实验的全部内容,谢谢阅读!。
太阳能电池材料研究及性能分析

太阳能电池材料研究及性能分析太阳能电池是一种能够将光能转化为电能的装置。
而太阳能电池的核心是太阳能电池材料。
太阳能电池材料的研究对于太阳能电池的性能起着至关重要的作用。
那么太阳能电池材料的研究及性能分析是如何进行的呢?1. 太阳能电池材料的种类太阳能电池材料的种类有多种,其中比较常见的有硅、铜铟镓硒(CIGS)和钙钛矿等材料。
硅是太阳能电池材料的主流,也是最具代表性的太阳能电池材料。
CIGS具有较高的光电转换效率,钙钛矿也具有较高的光电转换效率和较好的稳定性。
2. 太阳能电池材料的性能分析太阳能电池材料的性能主要表现在以下几个方面:(1)光电转换效率光电转换效率是太阳能电池材料性能的一个重要指标。
光电转换效率越高,太阳能电池材料的效率越高。
因此,科学家们在研究太阳能电池材料时,会对其光电转换效率进行测试和研究。
目前,硅太阳能电池的光电转换效率已经达到了20.3%以上,CIGS太阳能电池的光电转换效率也已经达到了21.7%以上。
(2)耐久性太阳能电池材料的耐久性也是一个重要指标。
太阳能电池需要具有较长的使用寿命,才能够在实际应用中发挥更大的作用。
目前,钙钛矿太阳能电池的使用寿命已经达到了20年以上,CIGS太阳能电池的使用寿命也已经达到了10年以上。
(3)成本太阳能电池材料的成本也是一个需要考虑的重要因素。
如果太阳能电池材料的成本过高,那么就无法在大规模应用中实现经济效益。
因此,科学家们在研究太阳能电池材料时,会考虑其成本问题。
目前,硅太阳能电池的成本已经不断下降,CIGS太阳能电池的成本也在不断降低。
3. 太阳能电池材料的研究太阳能电池材料的研究主要包括以下几个方面:(1)材料合成太阳能电池材料的合成是太阳能电池研究中的一个重要环节。
不同种类的太阳能电池材料需要采用不同的合成方法。
例如,硅太阳能电池材料需要采用多晶硅制备方法,CIGS太阳能电池材料需要采用薄膜制备方法。
(2)组分优化太阳能电池材料的组分优化是太阳能电池研究中的一个重要内容。
太阳能光伏电池的性能与效率研究

太阳能光伏电池的性能与效率研究太阳能光伏电池是一种利用太阳能通过光电效应将光能转化为电能的设备,它是目前最受关注的可再生能源之一。
太阳能光伏电池的性能和效率是决定其应用前景的重要因素。
本文将就太阳能光伏电池的性能和效率进行深入的研究。
一、太阳能光伏电池的性能太阳能光伏电池的性能主要包括光电转化效率、输出功率、电压和电流等方面。
1.光电转化效率光电转化效率是太阳能光伏电池的重要性能参数,它是指光电转化为电的效率,通常用百分比表示。
光电转化效率越高,太阳能光伏电池所产生的电能就越多,其应用领域也就越广。
2.输出功率输出功率是太阳能光伏电池的实际输出功率,同时也是衡量太阳能光伏电池质量的关键指标之一。
输出功率越高,表示太阳能光伏电池的光电转化效率越高,使用效果也更好。
3.电压和电流太阳能光伏电池的电压和电流是指其在光照条件下的电压和电流值。
电压与输出功率成正比,而电流则与面积有关。
在太阳强度相同的情况下,面积越大的光伏电池,其电流也就越大。
二、太阳能光伏电池的效率太阳能光伏电池的效率依赖于其所处环境的温度、光照强度、角度等因素。
在实际应用中,太阳能光伏电池的效率往往无法达到理论上的最大值。
当前太阳能光伏电池的实际效率普遍在10%~20%之间,而实现最高效率的太阳能光伏电池理论上可以达到33%。
1.温度对太阳能光伏电池效率的影响太阳能光伏电池的温度高低对其性能有很大的影响。
太阳能光伏电池在高温环境下,其效率会逐渐降低,在极端情况下甚至会引起热失控。
因此,在实际应用中,需要通过散热措施来降低太阳能光伏电池的温度,提高其效率。
2.光照强度对太阳能光伏电池效率的影响光照强度也是太阳能光伏电池效率影响因素之一。
太阳光照强度越大,太阳能光伏电池所吸收的光能就越多,电池的输出功率也就越大。
但是太阳能光伏电池在过于强烈的光照下,也容易出现过载现象,导致电池损坏。
3.角度对太阳能光伏电池效率的影响太阳能光伏电池安装的角度也会影响电池的效率。
太阳能电池的光电性能研究

太阳能电池的光电性能研究太阳能作为一种清洁、可再生的能源,在当今世界能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下,具有极其重要的地位。
太阳能电池作为将太阳能直接转化为电能的装置,其光电性能的研究成为了能源领域的一个关键课题。
太阳能电池的工作原理基于光电效应,即当光子照射到半导体材料上时,会激发电子从价带跃迁到导带,从而产生电流。
目前常见的太阳能电池主要包括硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池和新型有机太阳能电池等。
硅基太阳能电池是目前市场上最为成熟和广泛应用的太阳能电池类型。
其光电转换效率相对较高,稳定性也较好。
然而,硅基太阳能电池的制备过程较为复杂,成本较高,限制了其更广泛的应用。
为了提高硅基太阳能电池的光电性能,研究人员从多个方面进行了努力。
例如,通过优化硅材料的晶体结构和纯度,减少杂质和缺陷对电子传输的影响;采用先进的表面钝化技术,降低表面复合速率,提高光生载流子的收集效率;以及开发新型的电池结构,如异质结太阳能电池等。
薄膜太阳能电池则具有轻薄、灵活、可大面积制备等优点。
常见的薄膜太阳能电池材料有碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)等。
对于薄膜太阳能电池,其光电性能的提升主要依赖于材料的优化和制备工艺的改进。
比如,通过控制薄膜的生长条件和成分,改善薄膜的结晶质量和电学性能;开发多层结构的薄膜电池,拓宽光谱吸收范围,提高光电转换效率。
新型有机太阳能电池近年来受到了广泛关注。
与传统的无机太阳能电池相比,有机太阳能电池具有成本低、可溶液加工、可制备柔性器件等优势。
但是,有机太阳能电池的光电转换效率相对较低,稳定性有待提高。
为了改善其光电性能,研究人员致力于设计和合成高性能的有机半导体材料,优化活性层的形貌和相分离结构,提高电荷传输和收集效率;同时,通过引入界面修饰层等方法,降低界面电阻,增强电荷抽取能力。
在研究太阳能电池的光电性能时,几个关键的参数至关重要。
首先是光电转换效率,它直接反映了太阳能电池将光能转化为电能的能力。
高效节能型太阳能电池性能测试实验报告

高效节能型太阳能电池性能测试实验报告一、引言随着全球对清洁能源的需求不断增长,太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的能源,其开发和利用受到了广泛的关注。
太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键器件,其性能的优劣直接影响着太阳能的利用效率和成本。
本实验旨在对高效节能型太阳能电池的性能进行全面测试,为其进一步的应用和推广提供科学依据。
二、实验目的1、测定高效节能型太阳能电池的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、最大功率(Pmax)等基本电学参数。
2、研究太阳能电池的光电转换效率(η)与光照强度、温度等环境因素的关系。
3、评估太阳能电池的稳定性和耐久性,为实际应用提供参考。
三、实验原理太阳能电池是基于半导体的光伏效应将光能转化为电能的器件。
当太阳光照射到太阳能电池的表面时,光子被半导体材料吸收,产生电子空穴对。
在电池内部的电场作用下,电子和空穴分别向两端移动,形成电流和电压。
太阳能电池的性能主要由以下几个参数来表征:1、开路电压(Voc):在没有负载的情况下,太阳能电池两端的电压。
2、短路电流(Isc):当太阳能电池两端短路时,流过的电流。
3、填充因子(FF):是太阳能电池最大功率与开路电压和短路电流乘积的比值,反映了电池的输出特性。
4、光电转换效率(η):太阳能电池输出的电能与入射光能量的比值。
四、实验设备与材料1、高效节能型太阳能电池样品2、太阳能模拟器:提供稳定的模拟太阳光光源。
3、数字源表:用于测量电流和电压。
4、温度控制箱:用于控制实验温度。
5、数据采集系统:记录实验数据。
五、实验步骤1、样品准备对太阳能电池样品进行清洁,去除表面的杂质和污染物。
检查电池的外观,确保没有明显的缺陷和损伤。
2、实验装置搭建将太阳能电池样品安装在测试夹具上,并连接到数字源表和数据采集系统。
将太阳能模拟器调整到合适的位置,确保光照均匀地照射在电池表面。
3、测量开路电压和短路电流在黑暗条件下,测量太阳能电池的暗电流和暗电压。
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太阳能电池性能的研究
目前能源的重要性越来越被人们所重视,由于煤、石油、天然气等主要能源的大量消耗,能源危机已经成为世界关注的问题。
为了可持续性发展,人们大量开发了诸如风能、水能等清洁能源,其中以太阳能电池作为绿色能源的开发前景较大。
本实验仪器旨在提高学生对太阳能电池基本特性的认识、学习和研究。
一、 实验目的
(1) 了解太阳能电池的工作原理及性能; (2) 学习太阳能电池性能的测量与研究方法。
二、 实验仪器
LB-SC 太阳能电池实验仪、太阳能电池板、连线若干、60W 白炽灯、挡板。
三、 实验原理
太阳能电池又叫光伏电池,它能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 型硅片上扩散硼而形成的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,它们分别对应于负载电阻0L R =和L R =∞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I sc 和开路电压U oc ,最大输出功率P M 和填充因子FF 以及在黑暗状态下的伏安特性。
在U = 0情况下,当太阳能电池外接负载电阻L R 时,其输出电压和电流均随L R 变化而变化。
只有当L R 取某一定值时输出功率才能达到最大值
m P ,即所谓最佳匹配阻值LB L R R =,而LB R 则取决于太阳能电池的内阻SC
OC
i I U R =。
由于U oc 和SC I 均随光照强度的增强而增大,所不同的是U oc 与光强的对数成正比,
SC I 与光强(在弱光下)成正比 ,所以i R 亦随光强度变化而变化。
U oc 、SC I 和i R 都是太阳能电池的重要参数。
最大输出功率m P 与U oc 和SC I 乘积之比,可用下式表示
SC
OC I U Pm
FF =
(1)
式中FF 是表征太阳能电池性能优劣的指标,称为填充因子,填充因子一般在0.5~0.8之间。
黑暗状态下的太阳能电池工作如图1所示
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:
0(1)U I I e β=- (2) 式中I 0和β是常数,I 0为太阳能电池反向饱和电流,B k T
e
β= = 1.38x10-23x300/1.602X10-19 = 2.6*10-2 V -1 。
在光照状态下,如果设想太阳能电池是由一个理想电流源、一个理想二极管、一个并联电阻R sh 与一个电阻R S 所组成,那么太阳能电池的工作如图2 所示
图2中I ph 为太阳能电池在光照时该等效电源输出电流,I d 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:
()0S ph d sh IR U I I I R +---= (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 (1)s ph d sh sh
R U I I I R R +
=-- (4) 假设sh R =∞ 和0s R = 太阳能电池可简化为图3所示 这里,0(1)U
ph d ph I I I I I e
β=-=--。
在短路时,0,ph sc U I I == 而在开路时,00,(1)0oc
U sc I I I e β=--=;
可以得到:0
1
ln(
1)sc
OC I U I β
=
+ (5) (5)式即为在sh R =∞和0s R =的情况下,太阳能电池的开路电压U oc 和短路电流I SC 的关系式。
其中U oc 为开路电压,I SC 为短路电流。
四、 实验装置
1、本仪器采用立式结构,以防止横置光源对其他学生的影响;
2、光源采用白炽灯,光强5档可调,更换方便;
3、太阳能电池板4块:其中单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池各2块(单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池的性能基相同。
单晶硅太阳能电池的平均转换效率比多晶硅太阳能电池的平均转换效率高);
4、太阳能电池开路电压最大5V, 短路电流最大80mA ,负载电阻10K 可调,加载电压0 ~ 5V 可调;
5、太阳能电池板俯仰可调,可模拟阳光在不同照射角度下对太阳能电池板吸收功率的影响。
五、实验内容和步骤
1.在光照状态下太阳能电池的短路电流Isc、开路电压Uoc、最大输出功率Pm,最佳负载及填充因子FF的测量;
(1)打开电机箱电源,将控制白炽灯电源的“开灯/关灯”开关置于“开灯”,并把“亮度调节”旋钮调到最小;
(2)将太阳能电池的插头用线连接到电机箱的相同颜色插头上(注意连接插头时要连接同一块电池板的两个插头),将“明暗状态开关”拨到“明状态”,加载电压调到0v,“负载调节”(负载电阻)旋钮逆时针调到最小,此时电流表上有电流显示,这是外界光产生的本底光电流;
(3) 将灯源亮度调到Ⅳ挡位置,逆时针调节负载电阻旋钮到最小,测出太阳能电池的短路电流Isc,顺时针调节负载电阻旋钮到最大,测出太阳能电池的开路电压Uoc;
(4) 将灯源亮度调到Ⅳ挡位置,调节负载电阻,由最小逐渐调到最大,可以看见光电流及负载电压的变化,负载电压每隔0.2V左右测量负载的电压和电流值。
2. 太阳能电池的短路电流Isc、开路电压Uoc与相对光强关系的测量
分别将“负载调节”旋钮(负载电阻)调到最小和最大,改变白炽灯光强度(旋转“亮度调节”旋钮),分别记录下短路电流和开路电压。
白炽灯光强度刻度分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ挡,相对光强分别对应20%、40%、60%、80%和100%。
3. 不同角度光照下的太阳能电池板输出功率的测量
将灯源亮度调到Ⅳ挡位置,将“负载调节”旋钮(负载电阻)固定在负载电压V=1.30~V=1.50伏之间,测量太阳能电池板在不同俯仰角时的电流和电压值。
比较不同照射角度对太阳能电池板输出的影响。
4. 太阳能电池板的串联并联特性的研究
(1)串联
将两个太阳能电池对应的红黑插座用插线串联起来(用插线将左边的太阳能电池的黑插座连到右边太阳能电池的红插座上,并将剩余的两个插座与机箱上对应颜色的插座连接起来),此时重复光照状态下的测试实验,观察在最大照明状态下单个太阳能电池板的开路电压、短路电流与串联时的区别。
并思考实际开路电压与理论上的不同之处。
注意串联光电池应该是同一种类的。
(2)并联
将每个太阳能电池对应的红黑插座用插线并联起来(用插线将左边的太阳能电池的插
座连到右边太阳能电池相同颜色的插座上,将太阳能板上的插座与机箱上对应颜色的插座连接起来),此时重复光照状态下的测试实验,观察在最大照明状态下单个太阳能电池板的开路电压、短路电流与并联时的区别。
并思考实际短路电流与理论上的不同之处。
注意并联光电池应该是同一种类的。
5. 太阳能电池的伏安特性曲线的研究
在没有光照的情况下,测量在正向偏压的情况下,太阳能电池的伏安特性曲线。
关闭白炽灯,用遮光板将太阳能电池完全盖住,将“明暗状态开关”拨到“暗状态”,太阳能电池处于全暗状态,把可调负载电阻调到最大,此时负载电压u 2是负载电阻两端电压,太阳能电池两端电压u 等于加载电压U 1减去负载电压U 2。
将加载电压U 1从0开始逐渐增大,观察负载电压u 2和电流值,当负载电压u 2或电流值不为零时开始测量,加载电压每隔0.2V 左右测量负载电压u 2和电流值,要求不少于10个测量点。
此时太阳能电池如同一个二极管的工作。
六、 数据表格及数据处理 1. 太阳能电池填充因子的测量
表1 不同负载电阻时的负载电压和光电流的测量
本底光电流I 0 = (mA )
短路电流Isc= ( mA ) 开路电压Uoc= ( V )
计算出不同负载电阻时的功率数值,并绘制出负载电阻(K Ω)与功率P (mW )的关系曲线,在曲线上找出功率最大值和对应的最佳负载R ,利用公式(1)计算出太阳能电池的填充因子max
sc oc
P FF I U。
2. 太阳能电池的短路电流Isc、开路电压U oc与相对光强关系的测量
表2 光强比与开路电压、短路电流的测量
绘制3种关系曲线(光强比与开路电压、光强比与短路电流以及开路电压与短路电流),分析它们之间的相互关系。
求出近似函数关系并对比开路电压和短路电流的关系。
3. 不同角度光照下的太阳能电池板的电压、电流的测量
表3 不同俯仰角时的电压、电流的测量
绘制出不同角度光照下的太阳能电池与输出功率的关系曲线ϕ~P 。
4. 太阳能电池串并联的测量
表4太阳能电池串并联时电压、电流的测量
5.太阳能电池的伏安特性曲线的测量
绘制太阳能电池的伏安特性曲线(U~I),把它与二极管加正向偏压下的状态作个比较。
求出正向偏压时,太阳能电池电压与电流的经验公式。
七、注意事项
1.实验结束后将灯的光强调至最暗。
2.白炽灯带高压,拆卸时需将电源关闭,不要带电插拔电源机箱后方的航空插头。