太阳能电池基本特性研究
太阳能电池特性研究实验论文资料
电流I(mA) 32.1 31.7 31.6 31.4 31.1 30.9 30.8 30.7 30.6 30.4 29.9 28.3 26 21.8 12.8 电阻R（Ω） 0 6 12 19 25 32 39 46 53 60 68 79 90 112 199
0 6.34 12.64 18.84 24.88 30.9 36.96 42.98 48.96 54.72 59.8 62.26 59.8 52.32 32 表3 三种太阳能电池输出特性实验 D=20㎝ 光强I=292W/㎡ S=2.5*10^-3m2 Pin=I×S=730mW
才明显增大。
．开路电压，短路电流与光强关系测量
5分钟。
将光功率探头装在太阳能
探头输出线连接到太阳能电池
。由近及远移动滑动支
5㎝）
I,记录对应的光强值.
测试仪设置为“电压表”状态．按图2A接线。按测量光强时的距离值（光
5cm记录对应的开路电压值Uoc。
2B接线．将太阳能电池输出线连接到电流表，按测量光强时的距离
的优点，具有很大的开发潜能。同时太阳
间断性和不稳定性、效率低和成本高的缺点，制约着太阳能的普及
这需要科研设计来克服。通过研究三种太阳能电池的光电特性，了解各自
太阳能电池的分类
也称光伏电池或光电池。美
Bell实验室于1954年研制成功第一块太阳能电池，但是效率太低，造价又
因此没有多少商业价值。后来由于航天科技的逐步发展，太阳能电池
便可以由转换为电能，若光子所携带得能量小于能隙时，光子没有足够的能
不会产生任何的电流，因此并非所有光子都能顺利地由太
），一般太阳能电池的转换效率在20％左右。
实验过程
太阳能电池特性研究实验论文
本科生实验论文太阳能电池特性研究论文郭海生专业：物理学年级：大二学号：1408405070指导老师：吴茂成完成日期：2015年12月15日摘要：本文对硅太阳能电池中的单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池的暗伏安特性、开路电压与短路电流随光强变化、输出特性作了初步的分析和研究.关键词：太阳能电池特性、单晶、多晶、非晶、暗伏安特性、开路电压与短路电流随光强变化、输出特性、填充因子、转换效率引言：太阳能是人类最早认识并加以利用的能源之一。
20世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。
太阳能资源具有数量巨大、时间长久、普照大地、清洁安全的优点，具有很大的开发潜能。
同时太阳能有分散性、间断性和不稳定性、效率低和成本高的缺点，制约着太阳能的普及使用，这需要科研设计来克服。
通过研究三种太阳能电池的光电特性，了解各自的优缺点，为太阳能电池发展搞清方向。
正文太阳能电池是一种能进行能量转化的光电元件，也称光伏电池或光电池。
美国的Bell实验室于1954年研制成功第一块太阳能电池，但是效率太低，造价又过于昂贵，因此没有多少商业价值。
后来由于航天科技的逐步发展，太阳能电池所起的作用变得越来越重要，在太空飞行器中太阳能电池成为必不可少的重要元件，这也促进了太阳能电池的开发研究。
由于许多新技术的采用，太阳能电池的效率有了很大提高，新南威尔士大学的科研人员MartinA.Green领导的研究小组，已经使单晶硅太阳电池转换效率高达24.7％。
太阳能电池依据不同的标准，可以有不同的分类方法，根据太阳能电池技术的成熟程度来划分，可以分成以下几个阶段：第1代太阳能电池，主要是晶体硅太阳能电池；第2代太阳能电池，主要是各种薄膜太阳能电池；第3代太阳能电池，主要是各种新概念太阳能电池。
根据太阳能电池使用的基本材料来划分，可以分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池、有机薄膜太阳能电池和燃料敏化太阳能电池等几种。
太阳能电池基本特性研究
太阳能电池基本特性研究一、实验目的与要求（1）了解太阳能电池的工作原理及应用。
（2）测绘太阳能电池正向偏压时的I-U特性。
（3）测绘太阳能电池的伏安特性二、实验类型综合性实验三、实验原理及说明太阳能是一种新能源，对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。
目前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。
利用太阳能发电目前有两种方法，一是利用热能产生蒸气驱动发电机发电，二是太阳能电池。
太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。
为此，我们尝试在普通物理实验中开设了太阳能电池的特性研究实验，介绍太阳能电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。
该实验作为一个综合设计性的普通物理实验，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值，能激发学生的学习兴趣。
目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。
1、半导体PN结原理。
上图是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。
当PN结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN结的单向导电性,电流方向是从P指向N。
太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子的能量转化为电能。
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！。
太阳能电池的研究
太阳能电池的研究第一章：背景介绍随着全球能源消耗的增长，天然气、石油等化石燃料的资源日益减少且产生的环境问题越来越严重，研究和开发可再生能源已成为人们亟需解决的问题。
太阳能电池是一种利用太阳能进行直接或间接转换的光电转换技术，可将太阳光能转换为直流电能。
由于太阳能电池具有环保无污染、安全可靠、寿命长等特点，成为了新能源领域发展备受重视的一种技术。
在太阳能电池领域的研究方向主要集中在材料、结构、工艺等方面。
本文将主要从这三个方面展开研究。
第二章：材料研究材料是太阳能电池的基础。
太阳能电池的材料分类包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池等。
其中，单晶硅和多晶硅是主流太阳能电池材料。
目前，国内外的研究机构针对太阳能电池材料的研究方向主要集中在以下几个方面：（1）改性多晶硅技术。
通过优化晶体生长工艺，改进硅晶圆的制备过程，使其晶粒更加长大、方向更加一致，从而提高太阳能电池的转换效率。
（2）非晶硅薄膜太阳能电池技术。
相对于多晶硅和单晶硅，非晶硅材料更加薄，制造工艺更加简便。
但此技术的光伏转换效率相对较低，需要通过改善材料结构和制备工艺进行性能提升。
（3）有机太阳能电池技术。
有机太阳能电池利用有机材料中的光敏化合物作为光电转换物质，与有机材料中的载流子进行结合转化为电能。
虽然该技术的效率较低，但材料性能和制备过程成本较低，因此在柔性电子和大面积混合系统领域具有广阔的应用前景。
第三章：结构研究太阳能电池的结构包括多级、单级、半透明、透明等。
在研发过程中，通过优化电池的结构和设计可以提高其转换效率和稳定性。
（1）多级电池技术。
多级电池由多个单元电池级联组成，每个单元电池都能够吸收不同波段的太阳光。
随着技术的发展，多级太阳能电池逐渐成为研究的一大热点。
（2）半透明太阳能电池技术。
半透明太阳能电池的表面可以像玻璃一样透明，可以用作建筑物的外墙材料。
该技术需要选取透明导电材料作为透明电极，进一步优化太阳能电池的结构，提高效率。
太阳能电池基本特性测定实验
太阳能电池基本特性测定实验目对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。
太阳能是一种新能源，一是利利用太阳能发电目前有两种方法，前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。
太阳能的利用和太阳能电池的特性研究二是太阳能电池。
用热能产生蒸气驱动发电机发电，为此，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。
是21 世纪的热门课题，介绍太阳能电池的电学性质我们尝试在普通物理实验中开设了太阳能电池的特性研究实验，联系科并对两种性质进行测量。
该实验作为一个综合设计性的普通物理实验，和光学性质，技开发实际，有一定的新颖性和实用价值，能激发学生的学习兴趣。
】实验目的【无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线1.IPU FF、开路电压及填充因子、最大输出功率2. 测量太阳能电池的短路电流SCaxmOC IJJU的关系，求出它与相对光强3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压SC0OC们的近似函数关系。
【实验仪器】光具座、滑块、白炽灯、太阳能电池、光功率计、遮光罩、电压表、电流表、电阻箱】【实验原理, 在没有光照时太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子的能量转化为电能。
UI的关系为可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压与通过的电流qU????1?I?Ie nKT (1) ??0??In qK,1。
是二极管的反向饱和电流,是玻尔兹曼常量是理想二极管参数,理论值为其中0q T为热力学温度。
（可令）为电子的电荷量,??nKT EEE?由半导体理论知,二极管主要是由如图所示的能隙为的半导体所构成。
CVC E当入射光子能量大于能隙时，光子被半导体所吸为半导体价电带。
为半导体导电带，V空穴对受到二极管内电场的影响而产生光生电动势，这一电子-收，并产生电子-空穴对。
现象称为光伏效应。
光电流示意图IPU, 和外太阳能电池的基本技术参数除短路电流和开路电压还有最大输出功率SCaxOCm P IUFFFF。
最大输出功率也就是定义为的最大值。
太阳能电池的原理与特性
简述太阳能电池的原理与特性一、太阳能电池的基本工作原理太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能变换成为电能。
这个把太阳能（或其他光能）变换成电能的能量转换器，就叫做太阳能电池。
太阳能电池工作原理的基础，是半导体p－n 结的“光生伏打”效应。
所谓光生伏打效应，简单地说，就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。
在气体、液体和固体中均可产生这种效应，但在固体尤其是在半导体中，光能转换为电能的效率特别高。
因此半导体中的光电效应引起人们的格外关注，研究得最多，并发明制造出了半导体太阳能电池。
可将半导体太阳能电池的发电过程概括成如下4点：（1）首先是收集太阳光和其他光使之照射到太阳能电池表面上。
（2）太阳能电池吸收具有一定能量的光子，激发出非平衡载流子（光生载流子）—电子－空穴对。
这些电子和空穴应有足够的寿命，在它们被分离之前不会复合消失。
（3）这些电性符号相反的光生载流子在太阳能电池p-n 结内建电场的作用下，电子- 空穴对被分离，电子集中在一边，空穴集中在另一边，在p－n 结两边产生异性电荷的积累，从而产生光生电动势，即光生电压。
（4）在太阳能电池p-n 结的两侧引出电极，并接上负载，则在外电路中即有光生电流通过，从而获得功率输出，这样太阳能电池就把太阳能（或其他光能）直接转换成了电能。
下面以单晶硅太阳能电池为例，对太阳能电池的基本工作原理进行具体阐述。
众所周知，物质的原子是由原子核和电子组成的。
原子核带正电，电子带负电。
电子就像行星围绕太阳转动一样，按照一定的轨道绕着原子核旋转。
单晶硅的原子是按照一定的规律排列的。
硅原子的外层电子壳层中有4 个电子。
每个原子的外壳电子都有固定的位置，并受原子核的约束。
它们在外来能量的激发下，如在太阳光辐射时，就会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同时在原来的地方留出一个空位，即空穴。
由于电子带负电，空穴就表现为带正电。
电子和空穴就是单晶硅中可以运动的电荷。
物理实验(下)太阳能电池基本特性的测量
物理实验〔下〕太阳能电池根本特性的测量太阳能电池根本特性的测量The Experiment of MeasuringThe Electronic Properties of Solar Cells 摘要：这个实验旨在测量太阳能电池的一系列特性，根据太阳能电池的PN结结构，探究无光条件下太阳能电池的正向偏压伏安特性。
同时探究在固定光强下太阳能电池的负载特性。
利用光功率测定仪，定量分析太阳能电池的光照特性。
使用不同滤色片测量对应太阳能电池短路电流，从而推算其禁带宽度。
关键词：太阳能电池，伏安特性，填充因子，禁带宽度Abstract:What I did in this experiment is just to achieve an purpose of investigating into the character of solar cells, during which I measured the volt-ampere characteristics with a no-sight of light by the side of the cell and also the load character with a fixed photo intensity of it. With the help of photometer and color filters, the electric properties of the semiconductor solar cells used in different circumstances of illumination are stepping out little by little. And at the end of the game, the forbidden band width of the semiconductor materials is no more hiding. Key words: solar cells; volt-ampere characteristic; filling factor; forbidden band width一、引言太阳能电池又称硅光电池，其结构简单，不需要电源，具有重量轻、寿命长、价格廉价、使用方便等优点。
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I/mA
0
1000
2000
300与电阻R关系图 2.5
2 R/Ω 1.5 1 0.5 0 0 1000 2000 3000 4000 U/V
电压U与电流I关系图
电压U与电流I关系图
6 5 4 3 2 1 0
I/mA
0
0.5
1
1.5
2
2.5
U/V
功率P与电阻R关系 8
6 P/mW
4 2
0 0 1000 2000 3000 4000 R/Ω
加载u1/V 负载u2/V 电压u/V I/mA 加载u1/V 负载u2/V 电压u/V I/mA
0.2 0.13 0.07 0.012 2.2 1.59 0.61 0.15
表2 0.4 0.25 0.15 0.02 2.4 1.75 0.65 0.17
2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2 1.9 1.8 1.7 0.6 1.6
Uoc/V
y = 0.331ln(x) + 1.896
2.6
3.6
4.6
Isc//mA
角度 开路电压/V
表4 不同角度光照下的太阳能电池板开路电压及短路电流 0 5 10 15 20 25 30 35 40 2.3 2.29 2.28 2.27 2.26 2.25 2.21 2.19 2.15
表1 0.2 4.76 42.02 0.952 1.2 4.39 273.4 5.268 2.2 1.28 1719 2.816
负载电压和电流记录表 0.3 0.4 0.5 0.6 4.75 4.71 4.7 4.67 63.16 84.93 106.38 128.48 1.425 1.884 2.35 2.802 1.3 1.4 1.5 1.6 4.3 4.17 4.02 3.81 302.3 335.7 373.13 419.95 5.59 5.838 6.03 6.096 2.3 2.36 0.67 0.23 3433 10261 1.541 0.543
0.7 0.8 0.9 4.64 4.6 4.56 150.86 173.91 197.37 3.248 3.68 4.104 1.7 1.8 1.9 3.55 3.24 2.83 478.87 555.56 671.38 6.305 5.832 5.377
电流I与电阻R关系
6 5 4 3 2 1 0
电压U/V 0 0.1 光电流I/mA 4.8 4.79 电阻R/Ω 0 20.88 功率P/mW 0 0.479 电压U/V 1 1.1 光电流I/mA 4.51 4.47 电阻R/Ω 221.7 246.08 功率P/mW 4.51 4.917 电压U/V 2 2.1 光电流I/mA 2.38 1.88 电阻R/Ω 840.3 1117 功率P/mW 4.76 3.948
0.2
0.1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
U/V
表3 不同光强下太阳能电池开路电压及短路电流 光强比值 0Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Isc/mA 0.81 1.27 2.23 3.37 4.45 4.81 Uoc/V 1.79 2 2.2 2.31 2.38 2.39
不同光强下Isc曲线与Uoc关系
太阳能电池正向偏压与电流数据表 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0.39 0.53 0.67 0.81 0.96 0.21 0.27 0.33 0.39 0.44 0.04 0.05 0.065 0.08 0.09 2.6 2.8 3 3.2 3.4 1.92 2.09 2.27 2.44 2.62 0.68 0.71 0.73 0.76 0.78 0.19 0.2 0.22 0.24 0.25
45 2.12
短路电流/mA 4.4 角度 50 开路电压/V 2.07 短路电流/mA 1.84
4.22 55 2 1.49
4.02 3.82 60 1.92 1.15
3.59
3.4
3.1
2.78
2.49
2.16
开路电压与光照角度关系图
2.35 2.3 2.25 2.15 2.1 2.05 2 1.95 1.9 2.2
短路电流与光照角度关系
5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
0 20 40 60
0
20
40
60
短路电流/mA
开路电压/V
角度
角度
1.6 1.11 0.49 0.11 3.6 2.81 0.79 0.27
1.8 1.27 0.53 0.12 3.8 3 0.8 0.29
2 1.43 0.57 0.14 3.84 3.04 0.8 0.29
正向偏压时I-U曲线
正向偏压时I-U曲线
0.4
0.3
y = 0.014e3.764x
I/mA