实验20 太阳能电池特性的测量-推荐下载
太阳能电池的特性测量实验报告
太阳能电池的特性测量实验报告
姓名: 学号: 班级：指导教师：
实验日期:
三、实验原理
当光照射在距太阳能电池表面很近的PN结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的
禁带宽度，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PN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，总有一定几率的载流子扩散到结界面处。
在p区与n区交界面的两侧即结区，存在空间电荷区，也称为耗尽区。
在耗尽区中，正负电荷间形成电场，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在内电场的作用下被拉向p区。
同样，在PN结附近p区中产生的少数电子扩散到结界面处，也会被内建电场迅速拉向n区。
结区内产生的电子-空穴对在内电场的作用下分别移向n区和p区。
这导致在n区边界附近有光生电子积累，在p区边界附近有光生空穴积累。
它们产生一个与PN结的内建电场方向相反的光生电场，在PN结上产生一个光生电动势，其方向由p区指向n区。
具体用公式说明：
电流为两个电流之差
称为填充因数。
P为输出功率
五、实验数据及结果
六、实验截图。
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200 mA.②连接电压表使之与电池并联，调节量程为直流3 V.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45 mA.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35 mA, 25 mA, 15 mA, 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能电池的伏安特性曲线如下。
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。
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。
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。
实验20 太阳能电池特性的测量
实验20 太阳能电池特性的测量本实验主要是通过对太阳能电池进行测试，揭示其特性，并学习太阳能电池在太阳辐射下工作的原理、性能等知识。
本实验采用初级太阳能电池实验箱，结合数字万用表进行测试，具体步骤如下：1. 实验仪器及器材准备（1）初级太阳能电池实验箱：包括太阳能电池板、电源模块、电路模块、数字万用表模块等。
（2）数字万用表：测试电信号、电压、电流等数据。
（3）太阳能模拟灯盒：用来模拟太阳能电池板的照度。
2. 实验前准备工作（1）检查实验仪器及器材是否完好。
（2）检查太阳能板表面是否有明显污垢或划痕等。
（3）安装实验仪器和器材。
3. 实验步骤（1）将太阳能电池板放置在太阳能模拟灯盒下，调节灯源距离太阳能电池板的距离为300mm。
（3）打开电源模块，按照规定测试范围及精度设置数字万用表，并调节太阳能模拟灯盒的强度，开始测试。
（4）测试电压：调整数字万用表中测量电压区间，将红表笔连接正极，黑表笔连接负极，即可测量出太阳能电池板的输出电压。
（6）测试输出功率：测量出的电压和电流数值乘积即为太阳能电池板所输出的功率。
4. 实验注意事项（1）太阳能电池板应保证表面的清洁，不受任何污染物的影响。
（2）调整数字万用表的范围及精度，防止误差过大。
（3）测量电流时应注意防止太阳能电池板过载。
（4）测试时应谨慎操作，防止对数字万用表等仪器造成损坏。
（5）实验后注意对实验仪器及器材进行正确的清理和维护。
本实验的目的是为了通过测量太阳能电池的特性，揭示其原理和性能，了解太阳能电池的应用和发展情况，为今后的学习和研究打下基础。
因此，在实验中应注意以上细节，确保实验的准确性和可重复性，并加深对太阳能电池的认识和理解，为推进可再生能源技术的发展做出贡献。
太阳能电池特性的测量
a、画出测量线路图。
b、利用测得的正向偏压时I－U 值。
关系数据，画出I－U
曲线并求得常数β和I0
的
2、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20cm。
a、画出测量线路图。
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。
c、求短路电流 和I S C开路电压 。U O C
d、求太阳能电池的最大输出功率及最大输出功率时负载电阻。
e、计算填充因子 FF Pm (。Isc Usc)
11.05.2021
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3、测量太阳能电池的光照效应与光电性质。
在暗箱中（用遮光罩挡光），取离白光源20cm水平距离光强作为标准光
照强度，用光功率计测量该处的光照强度J0 ；改变太阳能电池到光源的 距离x，用光功率计测量x处的光照强度J，求光强J与位置X关系。测量 太阳能电池接收到相对光强度J/ J0不同值时，相应的ISC 和U0C 的值。 a、描绘ISC 和相对光强度 J/J0 之间的关系曲线，求ISC 和与相对光强J/ J0 之间近似关系函数。 bJ、/ 描J0 绘之出间U近0似C和函相数对关光系强。度J/ J0之间的关系曲线，求U0C 与相对光强度
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I 对U 的变化关系,短
路电流、开路电压、最大输出功率及填充 因子。 3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压 与相对光强的关系，求出它们的近似函数 关系。
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3
实验用仪器及材料
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
11.05.2021
实验20 太阳能电池特性的测量-推荐下载
实验20 太阳能电池特性的测量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汽驱动发电机发电，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。
太阳能电池也称光伏电池，是将太阳辐射能直接转换为电能的器件。
由这种器件与相配套的装置组成的太阳能电池发电系统具有不消耗常规能源、无转动部件、寿命长、维护简单、使用方便、功率大小可任意组合、无噪声、无污染等优点。
世界上第一块实验用半导体太阳能电池是美国贝尔实验室于1954年研制的。
经过50多年的努力，太阳能电池的研究、开发与产业化已取得巨大进步。
目前太阳能电池的应用领域除人造卫星和宇宙飞船外，已应用于许多民用领域，如太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。
太阳能是一种清洁的“绿色”能源，因此世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。
【实验目的】1．探讨太阳能电池的基本特性；2．研究无光照时太阳能电池在外加偏压时的伏安特性；3．测量太阳能电池有光照时的输出特性，并求出它的短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子；4．测量太阳能电池的短路电流、开路电压与相对光强的关系，求出它们的近似函数关系。
【预备问题】1．如何对光具座的同轴等高调节？2．太阳能电池在使用时正负极能否短路？普通电池在使用时正负极能否短路？3．太阳能电池的基本工作原理是什么？4．填充因子的物理意义是什么？如何通过实验方法测量填充因子？【实验仪器】太阳能电池特性实验仪（包括光具座、滑块、光源、太阳能电池、遮光板、光功率计、直流稳压电源、遮光罩、单刀双掷开关等）、万用表、电阻箱。
【实验原理】1．太阳能电池的结构以晶体硅太阳能电池为例，它以P型硅半导体材料作为基质材料，通过在表面的N型杂质扩散而形成PN结，N型半导体为受光面，为了减少光的反射损失，一般在整个表面覆盖一层减反射膜，在N型层上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图20-1 太阳能电池结构图背面欧姆接触电极，这样就形成了晶体硅太阳能电池，如图20-1所示。
太阳能电池基本特性测定实验
太阳能电池的基本技术参数除短路电流 和开路电压 外,还有最大输出功率 和填充因子 。最大输出功率 也就是 的最大值。填充因子 定义为
(2)
是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。 值越大,说明太阳能电池对光的利用率越高。
【实验内容及步骤】
1.在没有光源（全黑）的条件下，测量太阳能电池正向偏压时的 特性（直流偏压从 ）
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2.在不加偏压时，在使用遮光罩条件下，保持白光源到太阳能电池距离20CM，测量太阳能电池的输出电流对太阳能电池的输出电压的关系。太阳能电池在光照时，测量输出功率与负载电阻的关系。
3.测量太阳能电池 和 与相对光强 的关系。
【注意事项】
1. 连接电路时，保持太阳能电池无光照条件。
（1）设计测量电路图，并连接。
（2）测量太阳能电池接受到相对光强度 不同值时，相应的 和 的值。
（3）描绘 和与相对光强 之间的关系曲线，求 和与相对光强 之间的近似关系函数。
（4）描绘 和与相对光强 之间的关系曲线，求 和与相对光强 之间的近似关系函数。
【数据记录及处理】
1．全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性
2. 避免太阳光照射太阳能电池。
3. 连接电路时，保持电源开关断开。
【思考题】
1. 设计电路，利用两节干电池，一个电压表，一个电阻箱来测量太阳能电池在全黑的条件下的伏安特性曲线。
2.两个太阳能电池串联，测量它们的伏安特性曲线，填充因子。
3.两个太阳能电池并联，测量它们的伏安特性曲线，填充因子。
【实验目的】
1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线
太阳能电池特性的测量实验报告
太阳能电池特性的测量实验报告一、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、最大功率点以及填充因子等参数，深入了解太阳能电池的工作原理和性能特点，为太阳能电池的应用和优化提供实验依据。
二、实验原理太阳能电池是一种基于半导体pn 结光生伏特效应的能量转换器件。
当太阳光照射到太阳能电池表面时，光子的能量被半导体吸收，产生电子空穴对。
在内建电场的作用下，电子和空穴分别向 n 区和 p 区移动，形成光生电流和光生电压。
1、开路电压（Voc）当太阳能电池处于开路状态时，即外电路电阻无穷大，此时输出的电压即为开路电压。
开路电压与半导体材料的禁带宽度、光照强度和温度等因素有关。
2、短路电流（Isc）当太阳能电池的输出端被短路，即外电路电阻为零，此时流过的电流即为短路电流。
短路电流主要取决于光照强度和电池的面积。
3、最大功率点（Pm）在不同的负载电阻下，太阳能电池的输出功率不同。
当负载电阻与太阳能电池的内阻匹配时，输出功率达到最大值，此时对应的工作点称为最大功率点。
4、填充因子（FF）填充因子是衡量太阳能电池性能的重要参数，定义为最大功率与开路电压和短路电流乘积的比值，即 FF ＝ Pm ／（Voc × Isc)。
三、实验仪器与材料1、太阳能电池实验装置包括太阳能电池板、可变电阻箱、数字电压表、数字电流表、光源等。
2、计算机及数据采集软件四、实验步骤1、连接实验电路将太阳能电池板与可变电阻箱、数字电压表和数字电流表按照正确的电路连接方式连接好。
2、测量开路电压在光源关闭的情况下，将可变电阻箱调至无穷大，测量太阳能电池的开路电压 Voc，并记录数据。
3、测量短路电流在光源关闭的情况下，将可变电阻箱调至零，测量太阳能电池的短路电流 Isc，并记录数据。
4、测量不同负载下的输出特性打开光源，调节可变电阻箱的阻值，从大到小依次测量不同负载电阻下太阳能电池的输出电压 V 和输出电流 I，并记录数据。
太阳能电池特性测试实验报告
太阳能电池特性测试实验报告一、1.1 实验目的与意义随着科技的不断发展，太阳能作为一种清洁、可再生的能源越来越受到人们的关注。
为了更好地了解太阳能电池的性能，提高太阳能电池的转换效率，我们进行了一次太阳能电池特性测试实验。
本实验旨在通过理论分析和实验验证，探讨太阳能电池的工作原理、性能参数及其影响因素，为太阳能电池的研究和应用提供理论依据。
二、2.1 实验原理太阳能电池是一种将太阳光能直接转化为电能的装置。
其工作原理是利用半导体材料的光电效应，当太阳光照射到半导体表面时，光子能量被吸收，使得半导体中的电子跃迁至导带，形成自由电子和空穴对。
在P-N结界面，自由电子和空穴相遇时，产生电场，从而产生电流。
太阳能电池的输出电压与太阳辐射强度成正比，输出电流与太阳辐射强度的平方成正比。
三、3.1 实验设备与材料1. 太阳能电池模块：用于接收太阳光并产生电流。
2. 数字万用表：用于测量电流和电压。
3. 短路开关：用于保护电路。
4. 直流电源：用于给太阳能电池模块供电。
5. 光纤激光器：用于产生单色光束。
6. 光谱仪：用于测量光强和光谱。
7. 数据处理软件：用于记录和分析实验数据。
四、3.2 实验步骤与方法1. 将太阳能电池模块安装在光源和数字万用表之间，确保模块表面与光源平行。
2. 用短路开关连接太阳能电池模块的正负极。
3. 用直流电源给太阳能电池模块供电。
4. 用光纤激光器产生单色光束，使其经过一个分束镜后分为两束光线。
5. 其中一束光线经过一个透镜后聚焦在太阳能电池模块上，另一束光线经过一个偏振片后得到一个具有一定相干度的光束。
6. 将光谱仪放置在聚焦后的光线附近，测量光强和光谱分布。
7. 用数据处理软件记录实验数据，并进行分析。
五、实验结果与分析通过本次实验，我们得到了太阳能电池模块的输出电流和电压数据。
我们还观察到了太阳光在经过分束镜、透镜和偏振片后的光谱分布情况。
根据实验数据和光谱分析结果，我们得出了太阳能电池的光电转换效率以及其随太阳辐射强度变化的关系。
【报告】太阳能电池特性的测量实验报告
【关键字】报告太阳能电池特性的测量实验报告篇一：太阳能电池特性测量实验本科学生实验报告学号姓名学院物电学院专业、班级12级光电子班实验课程名称太阳能电池特性测量实验教师及职称开课学期学期填报时间日云南师范大学教务处编印一、实验设计方案篇二：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：08实验成绩：同组姓名：张家鹏实验日期：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10 cm×10 cm 面积的p 型硅片（厚度约500 μm）上用扩散法制作出一层很薄（厚度~0.3 μm）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（Photovoltaic Effect, 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。
太阳能电池特性的测量实验报告doc
太阳能电池特性的测量实验报告.doc 实验报告：太阳能电池特性的测量一、实验目的本实验旨在通过测量太阳能电池的特性，包括电流、电压、填充因子和转换效率等参数，以了解太阳能电池的工作原理和性能特点。
二、实验原理太阳能电池是一种利用光能转换为电能的装置。
其工作原理基于光生伏特效应。
当太阳光照射在太阳能电池表面时，光子与半导体材料相互作用，使电子从价带跃迁到导带，从而产生电流。
太阳能电池的特性受到材料、结构、光照条件等多种因素的影响。
三、实验步骤1.准备实验器材：太阳能电池模块、数字万用表、光源及光强计、恒流电源、负载电阻等。
2.将太阳能电池模块放置在光强计前，调整光强计与太阳能电池模块的相对位置，使光线垂直照射在太阳能电池表面。
3.用数字万用表分别测量太阳能电池的正负极电压和电流。
测量时需要注意万用表的量程选择和极性判断。
4.调整恒流电源的输出电流，使太阳能电池在不同光照强度下工作，重复步骤3的测量。
5.连接负载电阻，测量太阳能电池在不同负载条件下的电压和电流。
6.记录实验数据，绘制电流-电压曲线和填充因子-电压曲线。
7.根据测量结果计算太阳能电池的转换效率。
四、实验结果及数据分析1.实验数据记录：根据实验数据，可以得出以下结论：（1）随着光照强度的增加，太阳能电池的电压和电流也相应增加。
这表明太阳能电池的输出性能受到光照条件的直接影响。
（2）填充因子(FF)是衡量太阳能电池性能的重要参数之一。
FF值越高，说明太阳能电池的电学性能越好。
实验数据显示，随着光照强度的增加，填充因子略有提高，但变化不大。
这说明填充因子主要受到材料和结构等因素的影响，而非单一的光照条件。
（3）转换效率(η)是评价太阳能电池能量转换效率的重要指标。
实验数据显示，随着光照强度的增加，转换效率呈上升趋势。
然而，当光强达到一定值时，由于串联电阻的增加和反偏二极管的影响，转换效率趋于稳定。
这说明在选择太阳能电池材料时，需要综合考虑材料的导电性能、光学性能和稳定性等因素。
太阳能电池特性测量及应用实验
太阳能电池特性测量及应用实验能源短缺和地球生态环境污染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的排放量大约占世界的25%，位居世界第一，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。
照射在地球上的太阳能非常巨大，每年到达地球的辐射能相当于49000亿吨标准煤的燃烧能，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年的能量消费。
可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。
而且太阳能发电干净，不产生公害。
所以太阳能发电被誉为最理想的能源。
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气，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。
太阳能电池特性测试实验报告-资料类
太阳能电池特性测试实验报告－资料类关键信息项：1、实验目的2、实验设备3、实验原理4、实验步骤5、数据记录与处理6、实验结果7、误差分析8、结论11 实验目的本次实验旨在深入了解太阳能电池的工作特性，包括其输出电压、电流与光照强度、负载电阻等因素之间的关系，从而为太阳能电池的应用和优化提供数据支持。
111 具体目标测量太阳能电池在不同光照条件下的输出特性。
研究太阳能电池的短路电流和开路电压随光照强度的变化规律。
分析太阳能电池的输出功率与负载电阻的关系。
12 实验设备太阳能电池板光源模拟器（可调节光照强度）数字万用表可变电阻箱数据采集系统121 设备参数太阳能电池板的规格和型号：＿___________________光源模拟器的光照强度调节范围：＿___________________数字万用表的精度和测量范围：＿___________________可变电阻箱的阻值范围和调节精度：＿___________________13 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。
当光子入射到半导体材料中，会激发电子从价带跃迁到导带，产生电子空穴对。
在内建电场的作用下，电子和空穴分别向不同方向移动，形成电流和电压。
131 短路电流（Isc）当太阳能电池的输出端短路时，测量得到的电流即为短路电流，它与光照强度成正比。
132 开路电压（Voc）当太阳能电池的输出端开路时，测量得到的电压即为开路电压，它随光照强度的增加而增加，但增加趋势逐渐减缓。
133 输出功率（P）太阳能电池的输出功率等于输出电压（V）与输出电流（I）的乘积，即 P ＝ V × I。
当负载电阻与太阳能电池的内阻匹配时，输出功率达到最大值，称为最大功率点（MPP）。
14 实验步骤141 实验准备检查实验设备是否完好，确保各仪器的连接正确。
将太阳能电池板放置在光源模拟器下方，调整位置使其均匀受光。
142 测量短路电流和开路电压调节光源模拟器的光照强度为最小值，测量太阳能电池的短路电流Isc 和开路电压 Voc ，记录数据。
太阳能电池特性测试实验报告
太阳能电池特性测试实验报告太阳电池特性测试实验太阳能是人类一种最重要可再生能源，阳能。
利用太阳能发电方式有两种：地球上几乎所有能源如:生物质能、风能、水能等都来自太另一种是光—电直接转换方式。
一种是光—热—电转换方式，其中，光—电直接转换方式是利用半导体器件的光伏效应进行光电转换的，称为太阳能光伏技术，而光—电转换的基本装置就是太阳电池。
太阳电池根据所用材料的不同可分为：硅太阳电池、多元化合物薄膜太阳电池、聚合物多层修饰电极型太阳电池、纳米晶太阳电池、有机太阳电池。
其中，硅太阳电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。
硅太阳电池又分为单晶硅太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池和非晶硅薄膜太阳电池三种。
单晶硅太阳电池转换效率最高，技术也最为成熟，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但单晶硅成本价格高。
多晶硅薄膜太阳电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池。
非晶硅薄膜太阳电池成本低，重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力，但稳定性不高，直接影响了实际应用。
太阳电池的应用很广，已从军事、航天领域进入了工业、商业、农业、用设施等部门，尤其是在分散的边远地区、高山、沙漠、海岛和农村等得到广泛使用。
通、家电和公共目前，中国已成为全球主要的太阳电池生产国，主要分布在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。
一.实验的目的1．熟悉太阳电池的工作原理；2．太阳电池光电特性测量。
二、实验原理（1）太阳电池板结构以硅太阳电池为例：结构示意图如图1。
硅太阳电池由硅半导体材料制成，大面积pn结串联，并联构成，在N型材料层面上制作金属栅线为面接触电极，背面也制作金属膜作为接触电极，这样就形成太阳能电池板。
为了减少光的反射损失，一般在表面(2)光伏效应图1太阳能电池板结构示意图在pn结上，当光照射到半导体pn结上时，半导体吸收光。
收光能后，两端产生电动势，这种现象称为光生伏特效应。
太阳能电池特性测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除太阳能电池特性测量实验报告篇一：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。
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实验20 太阳能电池特性的测量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汽驱动发电机发电，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。
太阳能电池也称光伏电池，是将太阳辐射能直接转换为电能的器件。
由这种器件与相配套的装置组成的太阳能电池发电系统具有不消耗常规能源、无转动部件、寿命长、维护简单、使用方便、功率大小可任意组合、无噪声、无污染等优点。
世界上第一块实验用半导体太阳能电池是美国贝尔实验室于1954年研制的。
经过50多年的努力，太阳能电池的研究、开发与产业化已取得巨大进步。
目前太阳能电池的应用领域除人造卫星和宇宙飞船外，已应用于许多民用领域，如太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。
太阳能是一种清洁的“绿色”能源，因此世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。
【实验目的】1．探讨太阳能电池的基本特性；2．研究无光照时太阳能电池在外加偏压时的伏安特性；3．测量太阳能电池有光照时的输出特性，并求出它的短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子；4．测量太阳能电池的短路电流、开路电压与相对光强的关系，求出它们的近似函数关系。
【预备问题】1．如何对光具座的同轴等高调节？2．太阳能电池在使用时正负极能否短路？普通电池在使用时正负极能否短路？3．太阳能电池的基本工作原理是什么？4．填充因子的物理意义是什么？如何通过实验方法测量填充因子？【实验仪器】太阳能电池特性实验仪（包括光具座、滑块、光源、太阳能电池、遮光板、光功率计、直流稳压电源、遮光罩、单刀双掷开关等）、万用表、电阻箱。
【实验原理】1．太阳能电池的结构以晶体硅太阳能电池为例，它以P型硅半导体材料作为基质材料，通过在表面的N型杂质扩散而形成PN结，N型半导体为受光面，为了减少光的反射损失，一般在整个表面覆盖一层减反射膜，在N型层上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图20-1 太阳能电池结构图背面欧姆接触电极，这样就形成了晶体硅太阳能电池，如图20-1所示。
2．太阳能电池的基本工作原理太阳能电池的发电过程可概括成如下四点：（1）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，激发出光生载流子——电子-空穴对。
（3）这些电性符号相反的光生载流子在太阳能电池PN 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PN 结两边产生异性电荷的积累，从而产生光生电动势（，这一现象称为光伏效应）。
（4）在太阳能电池PN 结的两侧引出电极，并接上负载，则在外电路中有光生电流通过，从而获得功率输出，这样太阳能电池就把光能直接转换成了电能。
下面以单晶硅太阳能电池为例进行具体阐述。
照到太阳能电池上的光线，一部分被太阳能电池上表面反射掉，另一部分被太阳能电池吸收，还有少量透过太阳能电池。
在被太阳能电池吸收的光子中，只要入射光子的能量大于半导体禁带宽度的光子，在P 区、N 区和结区光子被吸收会产生光生电子-空穴对，也称光生载流子。
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，总有一定概率扩散到结界面处。
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N 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，形成与内建电场方向相反的光生电场。
这个电场除了一部分抵消内建电场以外，还使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。
如果太阳能电池开路，即负载电阻，则被PN 结分开的全部过剩载流子就会积L R =∞累在PN 结附近，于是产生了最大光生电动势。
如果太阳能电池短路，即，则所有L 0R =可到达PN 结的过剩载流子都可以穿过结，并产生最大可能的电流。
如果把太阳能电池接上负载，则被PN 结分开的过剩载流子中就有一部分把能量消耗于降低PN 结势垒，而L R 剩余部分的光生载流子则用来产生光生电流，这就是太阳能电池的基本工作原理。
3．太阳能电池的等效电路（1）理想的太阳能电池等效电路理想的太阳能电池等效电路如图20-2所示。
当连接负载的太阳能电池受到光照射时，太阳能电池可视为产生光生电流I ph 的恒流源，与之并联一个处于正偏置下的二极管。
无光照时太阳能电池的特性可视为一个二极管，二极管的端电压U 与通过电流I d 的关系式为（20-1）d o (e 1)U I I β=-式（20-1）中，I o 是反向饱和电流，（q 为电子电量，A 为二极管曲线因子，T 为q AkT β=热力学温度）。
因此，流过负载两端的工作电流为（20-2）ph d ph o (e 1)U I I I I I β=-=--太阳能电池正常运行时，I ph 比I o 高几个数量级，因此式（20-2）中的1可以忽略。
图20-2 理想的太阳能电池等效电路（2）实际的太阳能电池等效电路在实际的太阳能电池中，太阳能电池本身还有电阻，一类是由于导体材料的体电阻、金属电极与半导体材料的接触电阻、扩散层横向电阻以及金属电极本身的电阻四个部分产生的串联电阻R s ，R s 通常小于1 Ω；另一类是由于电池表面污染、半导体晶体缺陷引起的边缘漏电或耗尽区内的复合电流等原因产生的旁路电阻R sh ，一般为几千欧姆。
所以实际的太阳能电池等效电路由一理想电流源、一个理想二极管、一个并联电阻R sh （一般为几千欧姆）与一个串联电阻R s （通常小于1 Ω）所组成，如图20-3所示。
（我们实验不考虑R sh 和R s 的影响，光电池电源的输出伏安特性表达式为：（20-2），)1(0--=-=U ph d ph e I I I I I β其中为二极管的伏安特性式。
）d o (e 1)U I I β=-此外，实际的太阳能电池等效电路还应该包含由于PN 结形成的结电容和其他分布电容，但考虑到太阳能电池是直流设备，通常没有交流分量，这些电容的影响也可以忽略不计。
图20-3中，由基尔霍夫定律得（20-3）s ph d sh ()0IR U I I I R +---=式中，I 为太阳能电池的输出电流，U 为输出电压。
由式（20-1）可得（20-4）s ph d sh sh 1R U I I I R R ⎛⎫+=-- ⎪⎝⎭假定和，太阳能电池可简化为图20-2所示电路。
sh R =∞s 0R =4．太阳能电池的基本技术参数（1）短路电流I SC在短路时，由式（20-2）可知，，。
短路电流即为太阳能电池在端0U =ph SC I I =SC I 电压为零时的输出电流，它与太阳能电池的面积大小有关，面积越大短路电流越大。
SC I （2）开路电压OCU 在开路时，由式（20-2）可知，，，所以，开路电压0I =ocSC 0(e 1)0U I I β--= （20-5）SC OC 01ln 1I U I β⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦式（20-5）即为在和的情况下，太阳能电池的开路电压和短路电流的sh R =∞S 0R =OC U SC I 关系式。
（3）最大输出功率mP 当太阳能电池接上负载时，负载可以从零到无穷大。
当负载使太阳能电池的功率输出为最大时，它对应的最大输出功率（20-6）m m m P I U =式中，和分别为最大工作电流和最大工作电压。
m I m U （4）填充因子FF填充因子是表征太阳能电池性能优劣的一个重要参数，定义为太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流的乘积之比，即（20-7）m SC OCFF P I U =填充因子取决于入射光强、材料的禁带宽度、理想系数、串联电阻和并联电阻等。
FF 图20-3 实际的太阳能电池等效电路填充因子的值越大，意味着该太阳能电池的最大输出功率越接近于所能达到的极限输出FF 功率，说明太阳能电池对光的利用率越高。
【实验内容及步骤】1．在没有光源（全黑）的条件下，测量太阳能电池施加正向偏压时的伏安特性测量电路如图20-4所示，改变电阻箱R 的阻值，用万用表测出各种阻值下太阳能电池两端的电压U 1和电阻箱两端的电压U 2，自行设计表格记录数据，计算出电流并记录于表格中。
I （1）画出太阳能电池正向偏压时的伏安特性（）曲-I U 线图。
（2）画出太阳能电池正向偏压时的伏安特性半对数（）曲线图，用作图法或最小二乘法求出和的值。
ln -I U β0I 2．不加偏压，在使用遮光罩条件下，保持白光源到太阳能 电池的距离20 cm ，测量太阳能电池的一些特性（1）设计测量电路图，并连接。
（2）测量太阳能电池在不同负载电阻下输出电流对输出电压的变化关系，画出I U 曲线图。
-I U （3）根据曲线图，用外推法求短路电流和开路电压。
-I U SC I OC U （提示：根据一组观测值，计算观测范围以外同一对象近似值的方法称为外推法。
）（4）求出太阳能电池在不同负载电阻下的功率P ，画出太阳能电池输出功率P 与负载电阻R L 的关系（P- R L ）曲线图，求出太阳能电池的最大输出功率及最大输出功率时的负载电m P 阻。
（5）计算填充因子。
FF 3．测量太阳能电池的光照特性在暗箱中（用遮光罩挡光），取离白炽灯光源20 cm 水平距离光强作为标准光照强度，用光功率计测量该处的光照强度J 0。
（1）改变太阳能电池到光源的距离x （），用光功率计测量x 处的光照强度20 cm x >J ，求光强J 与位置x 的关系。
（2）太阳能电池接收到相对光强J /J 0的不同值时，测量相应的短路电流和开路电SC I 压的值（短路电流可以直接用万用表的直流电流挡量出，开路电压则直接用万OC U SC I OC U 用表的直流电压挡量出）。
（3）画出短路电流和与相对光强J /J 0之间的关系曲线，用作图法或最小二乘法求SC I 与相对光强J /J 0之间的近似关系函数。
SC I （4）画出开路电压和与相对光强J /J 0之间的关系曲线，用作图法或最小二乘法OC U 求与相对光强J /J 0之间的近似关系函数。
OC U （提示：作出开路电压与相对光强关系的半对数（）曲线，再用作图法OC 0-ln /U J J 或最小二乘法求解关系函数。