太阳能特性测量实验

太阳能电池的特性测量一、课堂笔记的预习二、实验内容（1）调整仪器：图1实验仪器①连接电流表，使电流表与电池、可变电阻串联，调节量程为直流200mA.②连接电压表使之与电池并联，调节量程为直流3V.③连接卤素灯与稳压源，使电池充分接受卤素灯照射。（2）测量：①接通电路，将可变电阻器阻值调为最小以实现短路，并调节卤素灯电源输出功率，使得短路电流在45mA.②逐步改变负载电阻值降低电流，分别读取电流值、电压值，记入表格。③断开电路，测量并记录开路电压。④调节卤素灯电源输出功率分别使短路电流为35mA,25mA,15mA,并重复上述测量和数据记录。⑤在不同照度下，测量太阳能电池输出功率P和负载电阻R的函数关系。三、数据记录四、数据处理与结果分析根据以上测量数据，可以得到以下数据。：同一短路电流下测得的最大功率所对应的变阻器阻值。：内阻阻值。：同一短路电流下测得的最大功率。：填充因子，用于表征光电转换效率，越接近1，光电转换效率越高。其中：由以上叙述和公式可以得到以下表格。表2由原始数据导出的数据短路电流Is/mARmax/ΩRi/ΩRmax/RiPmax/mW(Uo*Is)/mWF=Pmax/(Uo*Is)F平均值4540.045.60.87872.2592.250.7830.7913549.658.00.85455.6171.050.7832568.578.80.86938.7949.250.78815108.9127.30.85523.2128.650.810当短路电流Is=45mA,35mA,25mA,15mA时，选取合适的样本点绘制太阳能电池的伏安特性曲线如下。44.944.944.944.942.53730.92823.821.419.417.716.315.114.113.212.411.711.110.50510152025303540455000.511.522.5电流I/MA电压U/VIS=45MA时的伏安特性曲线353535353533.529.526.723.120.818.917.3161413.812.912.211.510.910.3051015202530354000.511.522.5电流I/MA电压U/VIS=35MA时的伏安特性曲线24.924.924.924.924.924.924.923.821.719.71816.615.314.313.312.511.811.110.51005101520253000.511.52电流I/MA电压U/VIS=25MA时的伏安特性曲线图2不同短路电流下太阳能电池的伏安特性曲线可以看出，该伏安特性曲线与理想的伏安特性曲线相近。五、思考题1.温度会对太阳能电池带来什么影响？温度会影响太阳能电池的开路电压，短路电流，输出功率。决定开路电压大小的是半导体的禁带宽度和费米能级，由于温度越高，其费米能级越靠近价带，所以温度越高其开路电压越小，也就是说，温度--开路电压二者的曲线大概是一个斜率为负值的直线。温度与短路电流的关系是温度越高短路电流越大，但是需要注意的是这里短路电流升高的趋势要小于上面第一条中开路电压下降的趋势，也就是说温度—短路电流二者的曲线是一个斜率略微为正值的直线。因为温度升高的时候开路电压下降很厉害，其幅度比短路电流升高的幅度要大，所以在温度升高的时候其总输出功率是下降的，因为P=UI，U下降的厉害，而I上升的幅度很小。2.设计一个实验测量光生电流151515151515151515151514.613.913.112.411.71110.49.99024681012141600.511.52电流I/MA电压U/VIS=15MA时的伏安特性曲线连接太阳能电池与负载，在光强E和负载一定的情况下，测量负载上的电流大小，随后使得光照为0，负载不变，再测量此时的电流大小（方向与相反）。则该光强E下光生电流。