太阳能电池研究特性(数据处理)

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太阳能电池基本特性实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除太阳能电池基本特性实验报告篇一：实验报告--太阳能电池伏安特性的测量实验报告姓名：张伟楠班级：F0703028学号：5070309108实验成绩：同组姓名：张家鹏实验日期：08.03.17指导教师：批阅日期：太阳能电池伏安特性的测量【实验目的】1.了解太阳能电池的工作原理及其应用2.测量太阳能电池的伏安特性曲线【实验原理】1．太阳电池的结构以晶体硅太阳电池为例，其结构示意图如图1所示．晶体硅太阳电池以硅半导体材料制成大面积pn结进行工作．一般采用n+/p同质结的结构，即在约10cm×10cm面积的p型硅片（厚度约500μm）上用扩散法制作出一层很薄（厚度~0.3μm）的经过重掺杂的n型层．然后在n型层上面制作金属栅线，作为正面接触电极．在整个背面也制作金属膜，作为背面欧姆接触电极．这样就形成了晶体硅太阳电池．为了减少光的反射损失，一般在整个表面上再覆盖一层减反射膜．图一太阳电池结构示意图2．光伏效应图二太阳电池发电原理示意图当光照射在距太阳电池表面很近的pn结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度eg，则在p区、n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对．那些在结附近n区中产生的少数载流子由于存在浓度梯度而要扩散．只要少数载流子离pn结的距离小于它的扩散长度，总有一定几率扩散到结界面处．在p区与n区交界面的两侧即结区，存在一空间电荷区，也称为耗尽区．在耗尽区中，正负电荷间形成一电场，电场方向由n区指向p区，这个电场称为内建电场．这些扩散到结界面处的少数载流子（空穴）在内建电场的作用下被拉向p区．同样，如果在结附近p区中产生的少数载流子（电子）扩散到结界面处，也会被内建电场迅速被拉向n区．结区内产生的电子–空穴对在内建电场的作用下分别移向n区和p区．如果外电路处于开路状态，那么这些光生电子和空穴积累在pn结附近，使p区获得附加正电荷，n区获得附加负电荷，这样在pn结上产生一个光生电动势．这一现象称为光伏效应（photovoltaiceffect,缩写为pV）．3．太阳电池的表征参数太阳电池的工作原理是基于光伏效应．当光照射太阳电池时，将产生一个由n区到p区的光生电流Iph．同时，由于pn结二极管的特性，存在正向二极管电流ID，此电流方向从p区到n区，与光生电流相反．因此，实际获得的电流I为（1）式中VD为结电压，I0为二极管的反向饱和电流，Iph为与入射光的强度成正比的光生电流，其比例系数是由太阳电池的结构和材料的特性决定的．n称为理想系数（n值），是表示pn结特性的参数，通常在1~2之间．q为电子电荷，kb为波尔茨曼常数，T为温度．如果忽略太阳电池的串联电阻Rs，VD即为太阳电池的端电压V，则（1）式可写为（2）当太阳电池的输出端短路时，V=0（VD≈0），由（2）式可得到短路电流即太阳电池的短路电流等于光生电流，与入射光的强度成正比．当太阳电池的输出端开路时，I=0，由（2）和（3）式可得到开路电压（3）当太阳电池接上负载R时，所得的负载伏–安特性曲线如图2所示．负载R可以从零到无穷大．当负载Rm使太阳电池的功率输出为最大时，它对应的最大功率pm为（4）式中Im和Vm分别为最佳工作电流和最佳工作电压．将Voc与Isc的乘积与最大功率pm之比定义为填充因子FF，则（5）FF为太阳电池的重要表征参数，FF愈大则输出的功率愈高．FF取决于入射光强、材料的禁带宽度、理想系数、串联电阻和并联电阻等．太阳电池的转换效率η定义为太阳电池的最大输出功率与照射到太阳电池的总辐射能pin之比，即（6）图三太阳电池的伏–安特性曲线4．太阳电池的等效电路图四太阳电池的等效电路图太阳电池可用pn结二极管D、恒流源Iph、太阳电池的电极等引起的串联电阻Rs和相当于pn结泄漏电流的并联电阻Rsh组成的电路来表示，如图3所示，该电路为太阳电池的等效电路．由等效电路图可以得出太阳电池两端的电流和电压的关系为（7）为了使太阳电池输出更大的功率，必须尽量减小串联电阻Rs，增大并联电阻Rsh．【实验数据记录、实验结果计算】◆实验中测得的各个条件下的电流、电压以及对应的功率的表格如下：表11.根据以上数据作出各个条件下太阳能电池的伏安特性曲线2.各个条件下，光伏组件的输出功率p随负载电压V的变化【对实验结果中的现象或问题进行分析、讨论】◆各个条件下太阳能电池的伏安特性曲线图的分析与讨论从图中的曲线可以明显看出：1.光照距离越近，也即是光强越大，电池产生的电动势越大（但不能断定是否有上界）；2.研究电动势的大小，两个电池并联，电动势几乎不变，电池串联，电动势大致增大一倍；3.研究电池电阻的大小，在I-V图里，函数线越陡，电阻越小，函数线越平坦，电阻越大。

太阳能电池特性实验仪实验报告(综合)

太阳能电池特性研究实验数据记录报告
表1 三种太阳能电池的暗伏安特性测量
以电压作横坐标，电流作纵坐标，根据表1画出三种太阳能电池的伏安特性曲线。

实验结论：
表2 三种太阳能电池开路电压与短路电流随光强变化关系
根据表2数据，画出三种太阳能电池的短路电流随光强变化的关系曲线。

实验结论：
指导教师：（签字）
2014年月日
表3 三种太阳能电池输出特性实验 D=20cm 光强I= W/m2S=2.5×10-3m2Pin=I×S= mW
根据表3数据作3种太阳能电池的输出伏安特性曲线及功率曲线。

找出最大功率点，对应的电阻值即为最佳匹配负载。

根据表3数据和图4可以得出三种太阳能电池的最佳匹配负载分别为：
单晶硅：Ω，多晶硅：Ω，非晶硅：Ω
根据表3中数据计算三种太阳能电池的填充因子：
表4 三种太阳能电池的填充因子
计算转换效率：
表5 三种太阳能电池的转换效率表
实验结论：。

指导教师：（签字） 2014年月日。

太阳能电池输出特性的研究

1 实验原理
太阳能电池可以吸收太阳光中的部分能量 ,并将吸收的太阳能转化为电能。太阳能电池的输出特性是指它吸收了太阳能量后 ,能够转化为多少电能与其它因素之间的关系。太阳能电池的输出特性是一个很复杂的性质 ,它和电池本身、光照强度、外接电路性质等等因素有关。太阳能电池的输出特性有电压输出、电流输出、功率输出 ,我们研究的是功率输出和电压、电流、外接电阻之间的关系以及最大输出功率和光照强度之间的关系[3 ] 。实验装置于图 1 :
图 1 太阳能电流实验装置图
当光照强度一定时 ,也就是当 d 一定时 ,改变变阻箱的阻值 ,用数字万用表测量其两端的电压 ,这样就可以得到输出功率与电阻、输出电流、输出电压之间的关系[1] 。改变光照强度 ,也就是调节太阳能电池与光源的距离 d 值 ,测量几组不同的电压值 ,可以得到在不同的光照下的最大输出功率 ,以及最大输出功率和光照强度的关系。
太阳能电池的输出特性有电压输出电流输出功率输出我们研究的是功率输出和电压电流外接电阻之间的关系以及最大输出功率和光照强度之间的关太阳能电流实验装置图当光照强度一定时也就是当d一定时改变变阻箱的阻值用数字万用表测量其两端的电压这样就可以得到输出功率与电阻输出电流输出电压之间的关系
第1期
太阳能电池输出特性的研究
利用表 1 的数据计算得到输出功率和电阻关系如图 2 所示 ,从图 2 中可以看到 ,开始阶段输出功率随电阻
增大而增大 ,增大到一定值时 ,输出功率随电阻增大反而减少 ,当 R = 4100Ω 时 ,输出功率最大 , P = 0. 295mW 。
图 2 输出功率与电阻的关系曲线
根据表 1 数据计算得到输出功率 P 与输出电流 I 的关系如图 3 所示 :

太阳能电池基本特性测定实验.

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中文word 文档库免费提供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学习和社会经济等word 文档太阳能电池基本特性测定实验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。

【实验目的】1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线2. 测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 、最大输出功率max P 及填充因子FF3. 测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 与相对光强0J J 的关系，求出它们的近似函数关系。

【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】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。

在没有光照时, 可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压U 与通过的电流I 的关系为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=10nKT qU e I I (1) 其中0I 是二极管的反向饱和电流,n 是理想二极管参数,理论值为1。

K 是玻尔兹曼常量,q 为电子的电荷量,T 为热力学温度。

（可令nKTq=β）由半导体理论知,二极管主要是由如图所示的能隙为V C E E -的半导体所构成。

C E 为半导体导电带，V E 为半导体价电带。

当入射光子能量大于能隙时，光子被半导体所吸收，并产生电子-空穴对。

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。

探究太阳能电池的输出特性

探究太阳能电池的输出特性一、引言能源危机与环境污染是人类正面临的重大挑战，开发新能源和可再生清洁能源是21世纪最具决定影响的技术领域之一。

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，对太阳能电池的研究与开发也变得日益重要。

二、实验目的1、在没有光照时，太阳能电池主要结构为一个二极管，测量该二极管在正向偏压时的伏安特性曲线，并求得电压和电流关系的经验公式。

2、测量太阳能电池在光照时的输出伏安特性，作出伏安特性曲线图，从图中求得它的短路电流I SC 、开路电压U OC 、最大输出功率Pm及填充因子FF ，[FF=Pm/(I SC *U OC )]。

三、实验原理1、太阳能电池工作原理：太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，在没有光照时其正向偏压U 与通过电流I 的关系式为：(1)式中，o I 和β是常数。

)1e(I I Uo -∙=β (1)由半导体理论，二极管主要是由能隙为V C E E -的半导体构成，如图1所示。

C E 为半导体导电带，V E 为半导体价电带。

当入射光子能量大于能隙时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对。

电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响而产生光电流。

图1 电子和空穴在电场的作用下产生光电流假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源（光照产生光电流的电流源）、一个理想二极管、一个并联电阻sh R 与一个电阻s R 所组成，如图2所示。

图2 太阳能电池的理论模型电路图图2中，ph I 为太阳能电池在光照时的等效电源输出电流，d I 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：0R )I I I (U IR sh d ph s =---+（2）（2）式中，I 为太阳能电池的输出电流，U 为输出电压。

由（1）式可得， d shph sh s I R UI )R R 1(I --=+（3）假定∞=sh R 和0R s =，太阳能电池可简化为图3所示电路。

大学物理研究性实验报告_太阳能电池的特性测量

大学物理研究性实验报告_太阳能电池的特性测量摘要：本实验旨在通过特性测量方法研究太阳能电池的工作机理和特性参数，并验证太阳能电池的光伏效应。

在实验中，使用太阳能电池组分别测量其短路电流、开路电压、最大功率输出和填充因子等参数，并绘制出其伏安特性曲线和功率曲线。

实验结果表明，太阳能电池的输出电流、输出电压和输出功率都随光照强度的增加而增加，但是衰减左右场景不同，衰减较快的为室外光照强度较强场景。

太阳能电池的最大功率输出点需根据不同光照强度下自行求解，而填充因子对太阳能电池的输出功率有显著影响。

关键词：太阳能电池；特性测量；伏安特性曲线；功率曲线；光伏效应；填充因子 1. 实验原理太阳能电池是一种将光能直接转换为电能的装置，其工作原理是基于光伏效应。

当光照射在半导体材料上时，会在材料内部产生电子-空穴对，即通过光照，半导体材料内的电子从价带跃升到导带，留下空穴。

由于这些电子和空穴在电场作用下会分别向相反的电极移动，因此在同一方向引出电流，形成光生电动势。

太阳能电池的主要参数包括短路电流$I_{sc}$、开路电压$V_{oc}$、最大功率输出$P_{max}$和填充因子$FF$。

短路电流是在电池组端口短路状态下的输出电流，而开路电压是在电池组端口开路状态下的电压。

最大功率输出是在负载电阻为某一特定值时，电池组所输出的最大功率。

填充因子是指在最大功率输出条件下，电池组实际输出功率与在同等照射强度下能产生的最大功率之比，即$FF=P_{max}/(V_{oc}\times I_{sc})$。

2. 实验方法（1）测量太阳能电池的短路电流$I_{sc}$将太阳能电池组放置在光源下，使其所在平面与光线垂直，调节光源照射强度至较大值，记录短路电流的数值。

此时，太阳能电池组端口暂时不接任何负载电阻。

（图1）（3）测量太阳能电池的最大功率输出$P_{max}$和填充因子$FF$将太阳能电池组放置在光源下，使其所在平面与光线垂直，调节光源照射强度至较大值，依次接入不同大小的负载电阻，并记录每种电阻下的电池组输出电压和输出电流的数值，计算输出功率。

太阳能电池的基本特性[1]

太阳能电池基本特性-----太阳能的发展前景引言：随着社会的发展，资源的利用越来越多，但是资源的储量却是越来越少，这就需要我们利用一些与传统资源相不同的新型能源。

太阳能是一种新型能源的代表，它将在我们今后的生活发展中起到很多的作用。

太阳能电池是将太阳能转换成电能的一中能量转换器，本论文将先对太阳能电池的一些基本特性进行研究，得到一些相应的结论，最后对太阳能在今后的发展中前景进行讨论！摘要：研究太阳能电池的基本结构和基本原理，通过具体实验，记录数据，对太阳能电池的基本特性和一些主要参数测定的分析，（参数包括：开路电压，短路电流，最佳负载电阻，填充因子等）。

太阳能在生活中的应用，未来的发展。

关键词：太阳能电池，特性、参数，能源。

署名：赵鹏正文：1，研究对象及相关术语。

研究太阳能电池的基本特性和主要参数，并对太阳能在生活中的应用及未来的发展前景的讨论！太阳能是一种辐射能，一种新的能源，要想将他转换成电能就必须借助一种能量转换器，即太阳能电池。

太阳能电池又称为光电池或光生伏特电池。

2，基本原理太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。

所谓光生伏特效应就是PN结在光照时结两端会产生光生电动势的现象。

（图）当光照在P型硅的外表面上时，如果照射光子能量大于材料的禁带宽度，则光子被吸收而在P区产生光生电子对，即光生电子和光生空穴。

由于P型硅做得很薄，故有很多光生载流子扩散到PN结中。

又因为PN结本身存在内电场，方向从N区指向P区，固而扩散的光生电子被电场加速而出穿过PN结到达N区，而光生空穴扩散到PN结中后，会被电场拉回到原来的P区。

这样，光生电子与光生空穴形成光生电场，方向与内电场相反。

太阳能电池的伏安特性：（数据，图）。

由数据及上图可得结论，在没有光照时，太阳能电池可视为一个理想的二极管！(1)对短路电流（Isc ）的测量：Isc=0.76mA在具体实验中，我们是采用直接用万用表接到光电池的两端进行测量，以此表示短路电流。

[太阳能电池特性实验讲义]

（2）测量太阳能电池接受不同相对光强度（ J J0 ）光照射时，相应的 I SC 和U OC 的值。
（3）描绘 I SC 与相对光强（ J J0 ）之间的关系曲线，求 I SC 与相对光强（ J J0 ）之间的
近似关系函数。
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P(mV )
U (V )
0
恒定光照不加偏压的伏安特性曲
外推求出 I SC 和U OC
选作：在恒定光照下，不加偏压时的太阳能电池输出功率与负载电阻关系曲线。
0
R (Ω) L
恒定光照不加偏压的输出
功率与负载电阻关系曲线
3. 学生可自行设计在不加偏压时，用白色光照射，测量太阳能电池并联时特性。（注意此时光源到太阳能电池距离保持为20cm），比较太阳能电池串并联区别。 4.测量太阳能电池的光电效应与电光性质
【实验目的】
大学物理实验教程（第二分册）
实验 13 太阳能电池特性研究
1．在没有光照时，测量太阳能电池在正向偏压时的伏安特性曲线，并求得电压和电流关系
的经验公式。2. 测量太阳能电池的短路电流 ISC 、开路电压UOC 、最大输出功率 Pm 及填
充因子 FF ，〔FF= Pm ∕（ ISC ·UOC ，填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个重要
0
J / J0
U OC 与相对光强（ J J 0 ）关系曲线
5. 在不加偏压时，用不同颜色光对太阳能电池板进行照
射，测量太阳能电池一些特性，比较其对太阳能电池输出电流的影响。（注意此时光源到太
阳能电池距离保持为 20cm ，在距光源10cm 处添加滤光片）
6. 在不加偏压时，通过控温模块调节太阳能电池的温度，测绘出太阳能电池在室温、45℃、 60℃三种不同温度时的伏安特性曲线，并比较出三条曲线的不同，验证太阳能电池的温度

5.17-太阳能电池特性研究（讲义版）

实验5.17 太阳能电池的特性研究[前言]能源短缺和地球生态环境污染目前已经成为人类面临的最大问题。

本世纪初进行的世界能源储量调查显示，全球剩余煤炭只能维持约216年，石油只能维持45年，天然气只能维持61年，用于核发电的铀也只能维持71年。

另一方面，煤炭、石油等矿物能源的使用，产生大量的CO2、SO2等温室气体，造成全球变暖，冰川融化，海平面升高，暴风雨和酸雨等自然灾害频繁发生，给人类带来无穷的烦恼。

根据计算，现在全球每年排放的CO2已经超过500亿吨。

我国能源消费以煤为主，CO2的排放量占世界的15%，仅次于美国，所以减少排放CO2、SO2等温室气体，已经成为刻不容缓的大事。

推广使用太阳辐射能、水能、风能、生物质能等可再生能源是今后的必然趋势。

广义地说，太阳光的辐射能、水能、风能、生物质能、潮汐能都属于太阳能，它们随着太阳和地球的活动，周而复始地循环，几十亿年内不会枯竭，因此我们把它们称为可再生能源。

太阳的光辐射可以说是取之不尽、用之不竭的能源。

太阳与地球的平均距离为1亿5千万公里。

在地球大气圈外，太阳辐射的功率密度为1.353kW /m2，称为太阳常数。

到达地球表面时，部分太阳光被大气层吸收，光辐射的强度降低。

在地球海平面上，正午垂直入射时，太阳辐射的功率密度约为1kW /m2，通常被作为测试太阳电池性能的标准光辐射强度。

太阳光辐射的能量非常巨大，从太阳到地球的总辐射功率比目前全世界的平均消费电力还要大数十万倍。

每年到达地球的辐射能相当于49000亿吨标准煤的燃烧能。

太阳能不但数量巨大，用之不竭，而且是不会产生环境污染的绿色能源，所以大力推广太阳能的应用是世界性的趋势。

太阳能发电有两种方式。

光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成蒸汽，再驱动汽轮机发电，太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高。

光—电直接转换方式是利用光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。

太阳能电池特性数据处理参考

太阳能电池特性数据处理参考太阳能电池特性数据处理是评估太阳能电池性能的重要步骤。

在此过程中，需要使用各种工具和技术来处理从太阳能电池采集到的数据。

下面将提供一些处理太阳能电池特性数据的参考方法。

1. 数据收集和准备在处理太阳能电池特性数据之前，需要确定所需的数据。

太阳能电池通常被测量它们的IV（电流-电压）曲线。

这些曲线显示太阳能电池在不同电压和电流下的响应。

其次，需要收集一些基本属性，例如温度和光照强度。

2. IV曲线绘制和分析在收集到IV数据之后，需要将数据绘制为IV曲线。

这可以通过使用一个合适的软件来完成。

绘制出IV曲线后，可以进行以下分析：a. 找到最大功率点：最大功率点是太阳能电池输出功率最高的点。

它通常出现在IV 特性曲线的一个突起处。

可以通过计算IV曲线上的功率（P）来找到最大功率点。

最大功率点处的电压（V）和电流（I）可以通过读取IV曲线的坐标来确定。

b. 计算填充因子：填充因子（FF）是太阳能电池的实际输出功率和理论最大输出功率之间的比率。

填充因子越高，太阳能电池的性能越好。

可以通过计算公式FF=Pmax/Voc*Isc来计算填充因子。

c. 计算效率：效率是太阳能电池将光能转化为电能的能力。

可以通过计算公式η=Pmax/(Pinc)来计算效率，其中Pinc是从太阳光源接收到的输入光功率。

3. 数据分析工具可以使用各种工具来分析太阳能电池特性数据。

以下是一些常用的数据分析工具：a. MATLAB：MATLAB是数学分析和技术计算的强大工具。

它可以用于处理和分析太阳能电池的IV特性数据，并创建自定义图表和图形。

b. Excel：Excel是流行的电子表格程序，可以用于处理和分析太阳能电池的数据并创建图形和图表。

c. Python：Python是一种通用编程语言，可以用于处理和分析太阳能电池的数据，并自动化数据处理过程。

4. 数据报告撰写最后一个步骤是将处理后的数据和分析结果整合到一个报告中。

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太阳能电池基本特性测定实验太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。

当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。

太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。

太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。

单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。

在实验室里最高的转换效率为23%,规模生产时的效率为15%。

在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。

多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。

因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。

非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。

但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。

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。

我们开设此太阳能电池的特性研究实验，通过实验了解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物理实验，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。

太阳能电池数据处理

由图表可知
由公式（10）可得
二.测量太阳能电池无光照的伏安特性
数据记录与处理
一.测量光照状态下太阳能电池的短路电流I sc 、开路电压U oc 、最大输出功率P max 、最佳负载及填充因子F f
由表一整理出图一
max P
由表二整理出图二
图二正向偏压与电流关系图
拟合I-U曲线得到y = 0.0333e0.087x，即 I0=0.0333mA，β=0.087.
三.测量太阳能电池的短路电流Isc、Uoc与相对光强的关系，求出近似函数关系并对比开路电压和短路电流的关系
三.测量太阳能电池的短路电流Isc、Uoc与相对光强的关系，求出近似函数关系并对比开路电压和短路电流的关系
由表三整理出图三
图三不同光强下太阳能电池开路电压及短路电流关系图
由图像可知，随着光强比值不断增大，开路电压Uoc和短路电流Isc也不断则高达，但渐渐趋于平缓。

说明当光强增大到很大时，开路电压几乎与光照强度无关。

由表五可知，串联时开路电压为两块之和，而短路电流不变，适合需要较高电压的场合，并联时开路电压不变，短路电流为两块之和，适合需要
较高电流的场合。

五.测量太阳能电池板串并联特性
四.测量不同角度光照下太阳能电池板开路电压、短路电流
比较得知，随着角度增大，太阳能电池的最大功率逐渐减小。

角度增大越多，
功率减小速率越快。

太阳能电池伏安特性研究

50 12.7 0.62 7.87 4
160 12.1 1.93 23.3 53
900 2.9 2.54 7.36 6
60 12.6 0.75 9.45 0
170 11.9 2.01 23.9 19
1000 2.6 2.55 6.63 0
70 12.6 0.88 11.0 55
180 11.6 2.07 24.0 12
130 12.3 1.59 19.5 57
600 4.2 2.51 10.5 42
30 12.7 0.37 4.69 9
140 12.3 1.71 21.0 33
700 3.7 2.53 9.36 1
40 12.7 0.50 6.35 0
150 12.3 1.83 22.5 09
800 3.2 2.54 8.12 8
ZKY-SAC-I-S3 ZKY-SAC-I-S4 ZKY-SAC-I-S5
请认真填写
实验原理（注意：原理图、测试公式）太阳电池的工作原理是基于光伏效应。当光照射太阳电池时，将产生一个由 n 区到 p 区的光生电流 Iph。同时,由于 pn 结二极管的特性，存在正向二极管电流 ID ,此电流方向从 p 区到 n 区，与光生电流相反。因此,实际获得的电流 I 为
Pin
实验内容及步骤光电池伏安特性测试在不加偏压时，用白色光源照射，测量太阳能电池一些特性。注意此时光源到太阳能电池距离保持为 30cm. A、画出测量路线图。 B、测量电池在不同负载电阻下，I 对 U 变化关系，画出 I-U 曲线图（U 为横轴，I 为纵轴）。P 对 R 的曲线图（R 为横轴，P 为纵轴），并以此确定太阳能电池的最大输出功率及最大输出功率时的负载电阻。 C、开路电压和短路电流。 D、求最大输出功率及最大输出功率时的负载电阻。 E、计算填充因子光电池的短路电流：负载电阻为 0 欧姆的电流近似短路电流。开路电压：电阻较大时的电压。填充因子：FF 为太阳能电池的重要表征参数，FF 愈大则输出的功率愈高。FF 取决于入射光强、材料的禁带宽度、理想系数、串联电阻和并联电阻等。 F、太阳电池的转换效率。

太阳能电池特性研究

0.3 0.052 0.008 0.004 2.2 5.9 1.854 0.053 3 175.4 93 1.089
0.6 0.119 0.021 0.007 2.3 8.1 2.9 0.071
0.9 0.238 0.045 0.011 2.4 11.7 4.5 0.101
从图和数据可以看出，在无光照射的情况下，三种太阳能电池呈现出了典型的 P-N 结特征。即在正向电压增加到一定数值时，电流迅速增大。而在有着负向电压时，电池类似于断路，即电阻非常大。还可以看出，单晶硅的 P-N 结特性十分明显，多晶硅其次，而非晶硅相比之
下 P-N 结特性就不是十分明显了，但是它仍然有明显的 P-N 结特性，将其图单独画出：
2．测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系开路电压即电池的电动势，是所有电池的一项重要指标，实验通过改变照射在太阳能电池上的光功率测量其开路电压，光功率的变化由到光源的不同距离控制。实验数据：
10 15 20 25 P/(W/m^2) 1048 510 268 166 单晶硅/V 2.8 2.65 2.54 2.44 多晶硅/V 2.93 2.8 2.69 2.61 非晶硅/V 3.11 2.99 2.9 2.83 用 origin 绘制出开路电压与光功率的关系图：
0.013 0.207 0.403 0.602 0.81 8.7 8.2 8 7.9 7.8 多晶 U/V 0.014 0.208 0.408 0.598 0.801 硅 I/A 14 13.7 13.5 13.2 13 非晶 U/V 0.001 0.2 0.4 0.6 0.8 硅 I/A 1.513 1.494 1.44 1.415 1.373 作出在 P=122W/m^2 时，三种电池的伏安特性曲线为：

太阳能电池基本特性研究实验数据

太阳能电池基本特性研究实验数据Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】录与处理负载电压和电流记录表由上图可知：当R 小于某一值时，负载电流几乎不变，此时，可视为恒流源；当R 大于某一值时，负载电流近乎按指数形式减小。

从图中可知：mA I SC 58.3= V U SC 61.1= 当R 增加时，P 先增加，后减小，UI P = 由图可看出，当R=Ω时，P m = 故填充因子：F f =OC SC U I P max =61.158.3728.5⨯=且F f 值越大，太阳能电池对光的利用率越高，光转化率越高.2，表二太阳能电池正向偏压与电流数据表在图中取两点A （,）B （,）带入公式)1(-=βμe I I o j 可得方程组 =I o （μ—1） =I o （μ—1）解方程组可得：I o = β=所以经验公式为：)1(5.702.0-=μe I j 3:表三不同光强下太阳能电池开路电压及短路电流有曲线可知，在不通光照下，随光照的增强，开路电压和短路电流也随之增强。

短路电流呈线性变化，开路电压开始增加较快，后趋于水平。

求OC SC U I 和：在图中取两点A （,1）B （,2）带入)1ln(1OSCOC I I U +=β可得方程组： )00.11ln(190.1OI +=β)00.21(ln 122.2O I +=β解方程组可得 I= β=所以，)0392.001ln 29.4SCOC OC SC I U U I +=（：之间的近似函数关系为和4:表四不同角度光照下电池开路电压及短路电流在一定光照下随角度的逐渐增大,太阳能电池的输出功率逐渐减小。

5:表五太阳能电池串并联特性因为电阻不是无限大，开路电压实际是有电流通过的；因为总电阻不为零，短路电流也不是理论中的无限大。