[太阳能电池特性实验讲义]
太阳能电池特性及应用实验报告
太阳能电池特性及应用实验报告太阳能电池特性及应用实验报告引言：太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，它在可再生能源领域具有重要的应用前景。
本实验旨在研究太阳能电池的特性，并探索其在实际应用中的潜力。
一、太阳能电池的基本原理太阳能电池是利用光电效应将太阳能转化为电能的装置。
光电效应是指当光照射到半导体材料上时，光子的能量会激发电子跃迁，从而产生电流。
太阳能电池通常由p-n结构的半导体材料构成，其中p型半导体富含正电荷，n型半导体富含负电荷。
当光照射到p-n结构上时，光子的能量会激发p-n结附近的电子，使其跃迁到导带中，形成电流。
二、太阳能电池的特性参数太阳能电池的性能主要由以下几个参数来描述：1. 开路电压（Open Circuit Voltage，简称OCV）：在没有外部负载的情况下，太阳能电池正极和负极之间的电压。
OCV主要取决于半导体材料的能带结构和光照强度，通常在0.5V至1V之间。
2. 短路电流（Short Circuit Current，简称SCC）：在外部负载为零时，太阳能电池正极和负极之间的电流。
SCC主要取决于光照强度和半导体材料的光电转换效率，通常在1mA至10mA之间。
3. 填充因子（Fill Factor，简称FF）：填充因子是太阳能电池输出功率与最大输出功率的比值，反映了太阳能电池的电流-电压特性曲线的平坦程度。
填充因子越接近1，表示太阳能电池的性能越好。
4. 转换效率（Conversion Efficiency）：转换效率是指太阳能电池将太阳能转化为电能的比例，通常以百分比表示。
转换效率越高，表示太阳能电池的能量利用效率越高。
三、太阳能电池的应用实验为了进一步了解太阳能电池的特性和应用潜力，我们进行了一系列实验。
1. 光照强度对太阳能电池性能的影响实验：我们在实验室中设置了不同光照强度的环境，通过改变光源的距离和光源的亮度来调节光照强度。
实验结果表明，随着光照强度的增加，太阳能电池的输出电流和功率也随之增加，但是开路电压基本保持不变。
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。
太阳能电池特性研究实验报告
太阳能电池特性研究实验报告实验目的：本实验旨在研究太阳能电池的特性，包括其源电压、最大功率点、短路电流、开路电压等参数的测量与分析。
实验仪器：太阳能电池板、电子负载、数字万用表、直流电源、光强计、亚麻线等。
实验步骤：1.搭建实验电路，将太阳能电池板与电子负载、直流电源、数字万用表、光强计等设备按照实验要求连接起来；2.将电池板朝向太阳，并利用光强计调节光照强度，使其保持恒定不变；3.通过调节电子负载，将太阳能电池输出电流调整到不同值，记录下此时太阳能电池的输出电压、电流和光照震荡度等参数，并计算得出其等效电阻；4.统计数据，绘制实验结果图表；5.分析实验结果，比较其与标准太阳能电池参数的区别，并解释原因。
实验结果：通过实验，我们得出如下结果：1.太阳能电池的源电压随着光照强度的增加而增大；2.当太阳能电池的输出电流为最大功率点时，其输出功率达到最大值；3.短路电流是一个恒定的值，不随光照强度而变化；4.开路电压随着光照强度的增加而略有增大。
实验分析：从实验结果来看，与标准太阳能电池相比，我们的实验结果比较接近。
这表明我们的实验操作规范、数据准确。
但是，我们发现开路电压和最大功率点的偏差比较大，原因可能是我们使用的太阳能电池板质量不佳，功率转换效率不够高。
综上所述，通过本实验，我们了解了太阳能电池的特性，为今后的太阳能电池研究提供了依据。
同时，我们也发现了实验中存在的问题，为今后的改进提出了一些建议。
实验结论：太阳能电池的特性表现为：源电压随着光照强度的增加而增大，当电池输出电流为最大功率点时，其输出功率达到最大值。
短路电流是一个恒定的值，不随光照强度而变化。
开路电压随着光照强度的增加而略有增大。
本实验结果比较接近标准太阳能电池参数，但存在偏差，可能是由于太阳能电池板的质量不佳。
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。
[太阳能电池特性实验讲义]
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（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。
太阳能电池特性实验报告
太阳能电池特性实验报告太阳能电池特性实验报告引言：太阳能电池是一种利用太阳能将光能转化为电能的装置，具有环保、可再生等特点，被广泛应用于各个领域。
为了深入了解太阳能电池的特性和性能，我们进行了一系列的实验，本报告将对实验过程和结果进行详细介绍和分析。
实验一：太阳能电池的光电流特性在本实验中，我们使用了一台太阳能电池测试仪，通过调节光照强度和测量电流、电压的变化，来研究太阳能电池的光电流特性。
实验结果显示，当光照强度逐渐增大时，太阳能电池的电流也随之增大。
这是因为光照强度的增加会激发更多的光子进入太阳能电池，从而产生更多的电子-空穴对，进而增加电流。
然而，当光照强度达到一定值后，电流的增加趋势开始趋于平缓，这是因为太阳能电池的内部电场已经饱和，无法再继续增加电流。
此外，我们还发现太阳能电池的电流与电压呈反比关系。
随着光照强度的增加，电流增大，但电压却逐渐降低。
这是因为太阳能电池的内部电阻会导致电压损失，而随着电流的增大，这种损失也会变得更加明显。
实验二：太阳能电池的温度特性在本实验中，我们通过改变太阳能电池的温度，来研究太阳能电池的温度特性。
实验结果显示，随着太阳能电池温度的升高，电流呈现出先增大后减小的趋势。
这是因为在较低温度下，电子和空穴的复合速率较低，电流较小；而在较高温度下，电子和空穴的复合速率加快，电流逐渐增大。
然而，当温度超过一定值后，电流开始下降，这是因为高温会导致太阳能电池内部的电子迁移率下降，从而减小了电流。
此外，我们还发现太阳能电池的温度对电压的影响较小。
随着温度的升高，电压基本保持稳定，这是因为太阳能电池的内部电场对温度变化不敏感。
实验三：太阳能电池的寿命特性在本实验中，我们通过长时间连续使用太阳能电池，来研究太阳能电池的寿命特性。
实验结果显示，太阳能电池在连续工作一段时间后，其性能会逐渐下降。
这是因为长时间的工作会导致太阳能电池内部材料的劣化，从而降低了太阳能电池的转换效率。
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一、引言。
太阳能电池是一种利用光能直接转换成电能的装置，是目前可再生能源中使用最为广泛的一种。
随着全球能源危机的日益严重，太阳能电池作为清洁能源的代表，其研究和应用受到了广泛关注。
本次实验旨在通过对太阳能电池的特性进行深入研究，探索其在不同条件下的性能表现，为太阳能电池的进一步应用提供理论依据。
二、实验目的。
1. 掌握太阳能电池的基本原理和特性；2. 研究太阳能电池在不同光照条件下的输出特性；3. 探究太阳能电池在不同温度下的性能变化；4. 分析太阳能电池在不同负载下的输出特性。
三、实验方法。
1. 实验仪器，太阳能电池、光照度计、温度计、示波器、直流电源等；2. 实验步骤：a. 测量太阳能电池在不同光照条件下的输出电压和电流；b. 测量太阳能电池在不同温度下的输出电压和电流；c. 测量太阳能电池在不同负载下的输出电压和电流。
四、实验结果与分析。
1. 太阳能电池在不同光照条件下的输出特性。
实验结果表明，随着光照度的增加，太阳能电池的输出电压和电流均呈现出增加的趋势。
当光照度达到一定程度后，太阳能电池的输出电压和电流基本保持稳定。
2. 太阳能电池在不同温度下的性能变化。
实验结果显示，随着温度的升高，太阳能电池的输出电压呈现出下降的趋势，而输出电流则呈现出上升的趋势。
这表明太阳能电池的温度对其性能有一定影响，需要在实际应用中加以考虑。
3. 太阳能电池在不同负载下的输出特性。
实验结果表明，太阳能电池在不同负载下的输出电压和电流均呈现出不同的变化规律。
在一定范围内，负载的变化对太阳能电池的输出特性有一定影响，需要根据实际情况选择合适的负载。
五、结论。
通过本次实验，我们深入了解了太阳能电池在不同条件下的特性表现。
光照度、温度和负载都对太阳能电池的输出特性有一定影响，需要在实际应用中进行合理的调整和控制。
本次实验为太阳能电池的进一步研究和应用提供了重要的参考依据。
六、参考文献。
[1] 王明，太阳能电池原理与应用，北京，科学出版社，2018。
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、实验目的本实验旨在研究太阳能电池的基本特性，包括太阳能电池的输出电流和电压随太阳辐射强度的变化规律、电池的光谱响应特性以及太阳能电池的能量转换效率等。
二、实验原理太阳能电池是一种半导体器件，主要由一个p型半导体和一个n型半导体构成，在两种材料的交界面上形成一个PN结。
当太阳辐射射到 PN 结上时，电子受到能量激发而从 P 区向 N 区运动，从而产生电势差，这就是太阳能电池的基本工作原理。
太阳能电池的输出电流和电压随太阳辐射强度的变化规律可以用伏安特性曲线来表示。
光谱响应特性可以通过将太阳能电池暴露在具有不同波长的单色光下，测量电池对不同波长光的响应来研究。
太阳能电池的能量转换效率可以用输出电力与进入电力之比来表示。
三、实验器材太阳能电池、恒流源、数字万用表、单色光源、光谱仪等。
四、实验步骤1. 使用数字万用表测量太阳能电池的开路电压和短路电流，并记录数据。
2. 将太阳能电池暴露在不同太阳辐射强度下，测量太阳能电池的输出电流和电压，并记录数据。
3. 将太阳能电池暴露在不同波长的单色光下，测量太阳能电池的输出电流和电压，并记录数据。
4. 使用光谱仪测量太阳能电池在不同波长光下的光谱响应，并记录数据。
5. 根据实验数据计算太阳能电池的能量转换效率，并进行比较分析。
五、实验结果与分析1. 输出电流和电压随太阳辐射强度的变化规律随着太阳辐射强度的增大，太阳能电池的输出电流和电压都会增加，但其增长趋势是不同的。
当太阳辐射强度较小时，输出电流的增长更加明显，而当太阳辐射强度较大时，输出电压的增长更加明显。
2. 光谱响应特性太阳能电池对不同波长的光的响应是不同的，其响应度最大的波长在可见光区域的绿黄色光波段。
随着波长的偏离，响应度逐渐降低。
3. 能量转换效率通过计算得到太阳能电池的能量转换效率为 XX%，与实验数据比较分析得知，太阳能电池的能量转换效率受到多种因素的影响，例如光谱匹配、电路匹配、光伏电池的材料参数等。
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一、引言。
太阳能电池是一种能够将太阳能转化为电能的装置，是目前可再生能源中使用最为广泛的一种。
随着全球对清洁能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注。
本次实验旨在研究太阳能电池的特性，探究其在不同条件下的电能输出情况，为太阳能电池的优化设计和应用提供参考。
二、实验目的。
1. 研究太阳能电池在不同光照条件下的输出电压和电流特性；2. 探究太阳能电池在不同温度下的输出电压和电流特性；3. 分析太阳能电池在不同光照和温度条件下的效率变化。
三、实验原理。
太阳能电池的工作原理是利用光生电压效应，通过半导体材料的光生电子和空穴对的分离而产生电流。
当太阳能电池受到光照时，光子会激发半导体中的电子，使其跃迁到导带中，形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对在电场作用下会分离，形成电流并产生电压。
四、实验步骤。
1. 将太阳能电池置于不同光照条件下，记录输出电压和电流；2. 将太阳能电池置于不同温度条件下，记录输出电压和电流；3. 根据记录的数据，计算太阳能电池在不同条件下的效率。
五、实验结果与分析。
通过实验数据的记录和分析，得出以下结论：1. 在光照强度较高的条件下，太阳能电池的输出电压和电流较大，表现出较高的输出功率；2. 随着光照强度的减小，太阳能电池的输出电压和电流逐渐降低，输出功率也相应减小；3. 在较高温度条件下，太阳能电池的输出电压和电流也会受到一定影响，表现出一定程度的降低；4. 太阳能电池的效率随着光照强度和温度的变化而变化，呈现出一定的规律性。
六、结论。
通过本次实验，我们对太阳能电池在不同条件下的特性有了更深入的了解。
太阳能电池在光照和温度条件下的输出特性对其在实际应用中的效率和稳定性有着重要影响。
因此，在太阳能电池的设计和应用过程中，需要充分考虑光照和温度对其特性的影响，以优化太阳能电池的性能和效率。
七、参考文献。
1. 王小明，太阳能电池原理与应用，北京，科学出版社，2018。
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太阳能电池基本特性研究实验报告引言：太阳能电池是一种利用太阳光转化为电能的装置，具有环保、可再生等优点，因此在可持续能源领域备受关注。
本实验旨在研究太阳能电池的基本特性，包括光照强度对电池输出电流的影响、温度对电池输出电压的影响以及不同材料制成的太阳能电池的比较等。
实验一：光照强度对电池输出电流的影响实验装置：太阳能电池、光源、电流计、电压计实验步骤：1. 将太阳能电池连接到电流计和电压计上，并将光源对准电池表面。
2. 开启光源，调节光照强度，记录不同光照强度下的电流值。
3. 分析数据，绘制光照强度与电流的关系曲线。
实验结果：实验结果显示，光照强度与太阳能电池输出电流呈正相关关系。
随着光照强度的增加，电流值也随之增加。
这是因为太阳能电池中的光敏材料吸收光能后，产生电子-空穴对，从而形成电流。
因此，光照强度越高，太阳能电池输出电流越大。
实验二：温度对电池输出电压的影响实验装置：太阳能电池、温度控制装置、电压计实验步骤：1. 将太阳能电池连接到电压计上，并通过温度控制装置调节电池的温度。
2. 记录不同温度下的电压值。
3. 分析数据，绘制温度与电压的关系曲线。
实验结果：实验结果显示，温度对太阳能电池输出电压有一定的影响。
随着温度的升高，电压值呈现下降的趋势。
这是因为太阳能电池中的光敏材料在高温下容易发生退化，从而导致电池的电压下降。
因此，在实际应用中，需要注意控制太阳能电池的工作温度，以保证其正常工作和输出电压的稳定。
实验三：不同材料制成的太阳能电池的比较实验装置：不同材料制成的太阳能电池、光源、电流计、电压计实验步骤：1. 将不同材料制成的太阳能电池连接到电流计和电压计上，并将光源对准电池表面。
2. 开启光源，记录不同太阳能电池的电流和电压值。
3. 分析数据，比较不同太阳能电池的性能差异。
实验结果：实验结果显示，不同材料制成的太阳能电池具有不同的性能特点。
例如，硅太阳能电池具有较高的转换效率和稳定性，是目前应用最广泛的太阳能电池；铜铟镓硒(CuInGaSe2)太阳能电池具有较高的光吸收能力和较高的光电转换效率，但成本较高。
太阳能电池特性实验讲义
太阳能光伏电池实验讲义一、实验目的1、了解pn结基本结构与工作原理；2、了解太阳能电池的基本结构，理解工作原理；3、掌握pn结的伏安特性及伏安特性对温度的依赖关系；4、掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法，了解光源波长、温度等因素对太阳能电池特性的影响；5、通过分析pn结、太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法，分析实验数据与理论结果间存在差异的原因。
二、实验原理1、光生伏特效应半导体材料是一类特殊的材料，从宏观电学性质上说它们导电能力在导体和绝缘体之间，导电能力随外界环境（如温度、光照等）发生剧烈的变化。
半导体材料具有负的带电阻温度系数。
从材料结构特点说，这类材料具有半满导带、价带和半满带隙，温度、光照等因素可以使价带电子跃迁到导带，改变材料的电学性质。
通常情况下，都需要对半导体材料进行必要的掺杂处理，调整它们的电学特性，以便制作出性能更稳定、灵敏度更高、功耗更低的电子器件。
基于半导体材料电子器件的核心结构通常是pn结，pn结简单说就是p型半导体和n型半导体的基础区域，太阳能电池本质上就是pn结。
常见的太阳能电池从结构上说是一种浅结深、大面积的pn结。
太阳能电池之所以能够完成光电转换过程，核心物理效应是光生伏特效应。
这种效应是半导体材料的一种通性。
如图1所示，当特定频率的光辐照到一块非均匀半导体上时，由于内建电场的作用，载流子重新分布导致半导体材料内部产生电动势。
如果构成回路就会产生电流。
这种电流叫做光生电流，这种内建电场引起的光电效应就是光生伏特效应。
非均匀半导体就是指材料内部杂质分布不均匀的半导体。
pn结是典型的一个例子。
n型半导体材料和p型半导体材料接触形成pn结。
pn结根据制备方法、杂质在体内分布特征等有不同的分类。
制备方法有合金法、扩散法、生长法、离子注入法等等。
杂质分布可能是线性分布的，也可能是存在突变的，pn结的杂质分布特征通常是与制备方法相联系的，不同的制备方法导致不同的杂质分布特征。
太阳能电池特性实验仪实验指导说明
太阳能电池特性实验实验指导及操作说明书中南大学物理实验中心太阳能电池特性实验本实验研究单晶硅，多晶硅，非晶硅3种太阳能电池的特性。
实验内容1． 太阳能电池的暗伏安特性测量2． 测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系 3． 测量太阳能电池的短路电流和光强之间的关系 4． 太阳能电池的输出特性测量实验原理太阳能电池利用半导体P-N 结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N 结，图1为P-N 结示意图。
P 型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由电子。
N 型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。
当两种半导体结合在一起形成P-N 结时，N区的电子（带负电）向P 区扩散， P 区的空穴（带正电）向N 区扩散，在P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。
势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P-N 结的净电流为零。
在空间电荷区内，P 区的空穴被来自N 区的电子复合，N 区的电子被来自P 区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，又称为结区或耗尽区。
当光电池受光照射时，部分电子被激发而产生电子－空穴对，在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N 区和P 区，使N 区有过量的电子而带负电，P 区有过量的空穴而带正电，P-N 结两端形成电压，这就是光伏效应，若将P-N 结两端接入外电路，就可向负载输出电能。
在一定的光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测量其输出电压与输出电流，得到输出伏安特性，如图2实线所示。
负载电阻为零时测得的最大电流I SC 称为短路电流。
负载断开时测得的最大电压V OC 称为开路电压。
太阳能电池的输出功率为输出电压与输出电流的乘积。
同样的电池及光照条件，负载电阻大小不一样时，输出的功率是不一样的。
若以输出电压为横坐标，输出功率为纵坐标，绘出的P-V曲线如图2点划线所示。
输出电压与输出电流的最大乘积值称为最大输出功率P max 。
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，地球上几乎所有能源如: 生物质能、风能、水能等都来自太阳能。
利用太阳能发电方式有两种：一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
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、 通信、家电以及公用设施等部门，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。
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。
硅太阳电池是以硅半导体材料制成的大面积PN 结经串联、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，这样就形成了太阳电池板。
为了减小光的反射损失，一般在表面覆盖一层减反射膜。
（2） 光伏效应当光照射到半导体PN 结上时，半导体PN 结吸收光能后，两端产生电动势，这种现象称为光生伏特效应。
由于P-N结耗尽区存在着较强的图1 太阳能电池板结构示意图内建静电场，因而产生在耗尽区中的电子和空穴，在内建静电场的作用下，各向相反方向运动，离开耗尽区，结果使P 区电势升高，N 区电势降低，P-N 结两端形成光生电动势，这就是P-N 结的光生伏特效应。
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个理想二极管、一个并联电阻 RSh 与一个电
阻 RS 所组成，如图 13.2 所示。
Id
I Ph
Iph- Id Rs
I R sh
+ U
-
图 13.2 在光照时等效电源 输出电流电路示意图
图 13.2 中， IPh 为太阳能电池在光照
图 13.6 无偏压，白色光照 射，测量 电池串 联时特性的电路图
（5）计算填充因子 FF = Pm I SCU OC
保持白光源底座到太阳能电池底座距离25cm，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。并得到 I SC 和开路电压U OC , 还有最大输出功率 Pm 和填充因子 FF
U(V )
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
115 120 130
J (mW )
J J0 I SC ( mA ) U OC (V ) L （ mm ） 140 150 200 250 300 350
400 450 500
J (mW )
J J0 I SC ( mA ) U OC (V )
I sc
U OC
(mA)
0
J / J0
I sc 与相对光强 （ J J0 ）关系曲线
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近似为： I = I0eβU
大学物理实验教程（第二分册）
两边取对数得 ln I = βU + ln I0 ，用（ ln I ）—U 函数曲线
求出 I0 , β 的值，或由最小二乘法将表 13.1 中数据处理计算出 I0 , β 的值。
1
实验 4 偏振光
（4） 描绘U OC 与相对光强（ J J0 ）之间的关系曲线，求U OC 与相对光强（ J J0 ）之间
的近似关系函数。
4.测量太阳能电池 I SC 和U OC 与相对光强 J J 0 的关系。
J0 =
( mW )
L0 = 50 mm
L （ mm ） 50
65
80
95 100 110
【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
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
I( mA)
U(V )
3.6
4.0
4.4
4.8
5.0
5.2
5.3
5.4
I( mA)
U(V )
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
6.0
6.1
6.2
I( mA)
I SC =
，U OC =
I (mA)
， Pm =
， FF =
利用在恒定光照下，不加偏 压时的太阳能电池特性曲线
路电流 ISC 的关系式。 【实验内容】
1.在全暗的条件下，测量太阳能电池正向偏压时的 I-U 特性（直流偏压从 0—5V） （1）如图 13.5，设计测量电路图，并连接。
（2）利用测得的正向偏压时 I-U 关系数据，画出 I-U 曲线
并求出常数 β
=
q nKT
和 I0 的值。
表13.1．全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性数据。
取离白光源 5cm 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 ;
改变太阳能电池到光源的距离，使太阳能电池逐渐远离光源，用光功率计测量该处的光照强
度 J 和，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。
（1） 连接测量电路图。
由半导体理论，二极管主要是由能隙为 EC － EV 的半导体构成，如图 13.1 所示。 EC
为半导体导电带， EV 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
电子
导电带 EC
光子
能隙
空穴
价电带 EV
图 13.1 二极管的能隙示意 图
收，产生电子和空穴对。电子和空穴对会分 别受到二极管内电场的影响而产生光电流。
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
图 13.4 等效电 源简化图
在短路时，U＝0， IPh = ISC ；电池的短路电流为 ISC
而在开路时，I＝0 ，U = UOC 由（13.4）式可得
ISC − I0 [exp(βUOC ) −1] = 0 ；
∴
U OC
=
1 β
ln[ I sc I0
+ 1]
（13.5）
（13.5）式即为在的 RSh = ∞ ， RS = 0 ，情况下，太阳能电池的开路电压UOC 和短
特性。（注意此时光源到太阳能电池距离保持为 20cm ）
【注意事项】1. 连接电路时，保持太阳能电池无光照条件。2. 连接电路时，保持电源断开。
【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
全黑时的伏安特性曲线。2. 两个太阳能电池并联，测量它们的伏安特性曲线，填充因子。
2.在不加偏压时，用白色光照射，测量太阳能电池串联时
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的特性。注意此时光源到太阳能电池距离保持为 20cm
（1）如图 13.6，设计测量电路图，并连接。
（2）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。
（3）求短路电流 I SC 和开路电压U OC 。
（4）求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。
时光生电流源输出电流， Id 为光照时， RL 通过太阳能电池内部二极管的电流。由
基尔霍夫定律得：
IRs + U − (I ph − I d − I )Rsh = 0
（13.2）
（13.2）式中，I 为太阳能电池的输出电流，U 为输出电压。由（13.2）式可得，
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参数 〕。3. 测量太阳能电池的光电效应与电光性质，测量太阳能电池接受到相对光强度
J J0 不同值时，相应的 ISC 和UOC 的值。描绘 ISC 和UOC 与相对光强 J J0 之间的关系曲线。
4. 比较不同颜色光线对太阳能电池输出电流的影响。5. 了解太阳能光伏发电并网原理。
【实验仪器】
光具座、滑块、白炽灯、太阳能电池、检流计、遮光罩、电压表、电流表、电阻箱
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1
实验 4 偏振光
I (1 +
Rs Rsh
)
=
I ph
−
U Rsh
− Id
（13.3）
假定 RSh = ∞ ， RS = 0 ，则（13.3）式变为 I = I ph − I d = I ph − I 0 (e βU −1)
这时太阳能电池可简化为图 13.4 所示电路。
（13.4）
Id I
U
I Ph
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
U1 (V )
图 13.5 测量电池正向偏压时 的 I-U 特性测量电路图
3.5 4.0 4.5
U2 (mV)
I (µA)
ln I
I (mA)
ln I
0
U (V )
全暗正向偏 压伏安特性曲线
0
U (V )
全暗正向偏 压伏安特性对数曲线
由 I = I o (e βU − 1) 得，当 U 较大时，eβU >> 1 ，正向偏压 U 与通过电流 I 的关系式
（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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【实验原理】
太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，无光照时其正向偏压 U 与通过电
流 I 的关系式为：
I = I o (e βU − 1)
(13.1)
(1)式中， I0 和 β （可令 β = q nkt ）是常数。其中 I0 是二极管的反向饱和电流, n 是理想