(整理)大物实验太阳能电池.
大物实验(上)太阳能电池的特性测量补充材料
太阳能电池的特性测量补充材料1、实验电路图如图1所示：
图1-a实验电路图
图1-b实际电路图
2、太阳能电池伏安特性的典型曲线（见图2），学会测量下图中四个不同物理量的实验方法。
I s短路电流，可调电阻阻值最小时，电路中的电流值。
U0开路电压，可调电阻阻值最大时，太阳能电池两端的电压值。
I max最大功率电流：太阳能电池达到最大功率时，电路中的电流值。
U max最大功率电压：太阳能电池达到最大功率时，电路中的电压值。
3、电流表及电压表示意图如下：
注意：仿真实验中万用表的符号是错误的，此处对应直流档位。
万用表的红黑表笔如果接反，则万用表显示负值读数，记录数据的时候不需要记录负号。
4、实验数据表格1中的四个表格不需要测量20组数据，只要满足如下测量范围，并从中得到最大功率值就可以。
Is=45 mA，电流范围45-40 mA；电压大于1.00V。
Is=35 mA，电流范围35-30 mA；电压大于1.00 V。
Is=25 mA，电流范围25-20 mA；电压大于1.00 V。
Is=15 mA，电流范围15-10 mA；电压大于1.00 V。
5、重要提醒：建议同学们在测量过程中及时把测量数据记录到自己的Excel表格里，以免实验出什么问题，同时可以更简单的处理相应的数据，不用一次次都要按计算器来计算。
6、关于万用表自动关机的问题：万用表一段时间没变化就会自动关机，再重新开机后读数会有一点点变化，这时候不需要再从头开始测一遍了，可以接着测数据，这一点变化对最终结果影响不大，在实验的误差范围之内。
太阳能电池综合实验
太阳能电池（硅光电池）基本特性的研究太阳能电池又称光生伏特电池，简称光电池。
它是一种将太阳或其他光源的光能直接转换成电能的器件。
由于它具有重量轻、使用安全、无污染等特点，在目前世界性能源短缺和环境保护形势日益严峻的情况下，人们对太阳能电池寄予厚望。
太阳能电池很可能成为未来电力的重要来源，美国预期到2005年太阳能电站将提供美国30%的电力。
同时，太阳能电池在现代检测和控制技术中也有十分重要的地位，在卫星和宇宙飞船上都用太阳能电池作为电源。
本实验对太阳能电池的基本特性做初步研究。
一. 实验目的1. 了解太阳能电池的基本结构及基本原理。
2. 研究太阳能电池的基本特性：太阳能电池的开路电压和短路电流以及它们与入射光强度的关系;太阳能电池的输出伏安特性等。
二. 实验仪器HN-TYN-II 太阳能电池（硅光电池）基本特性测量仪、实验装置、负载电阻模板。
1. 实验装置实验装置由光源和太阳能电池两部分组成, 如图1所示。
图12. 负载电阻模板如图2所示。
图2三. 实验原理1.太阳能电池的基本结构。
太阳能电池用半导体材料制成，多为面结合PN 结型，靠PN 结的光生伏特效应产生电动势。
常见的有硅光电池和硒光电池。
在纯度很高、厚度很薄（0.4mm ）的N 型半导体材料薄片的表面，采用高温扩散法把硼扩散到硅片表面极薄一层内形成P 层，位于较深处的N 层保持不变，在硼所扩散到的最深处形成PN 结。
从P 层和N 层分别引出正电极和负电极，上表面涂有一层防反射膜，其形状有圆形、方形、长方形，也有半圆形。
太阳能电池的基本结构如图3所示。
图32.太阳能电池的基本原理当两种不同类型的半导体结合形成PN 结时。
由于分界层（PN 结）两＋ ＋ 负电极N 层PN 结 P 层 正电极层 防反射层边存在着载流子浓度的突变，必将导致电子从N区向P区和空穴从P区向N区扩散运动，扩散结果将在PN结附近产生空间电荷聚集区，从而形成一个由N区指向P区的内电场。
实验32 太阳能电池实验_大学物理实验_[共12页]
![实验32 太阳能电池实验_大学物理实验_[共12页]](https://img.taocdn.com/s3/m/c8a094dd79563c1ec5da71f7.png)
218大学物理实验⑤如何获得高电压、大电流输出的光电池？实验32 太阳能电池实验太阳能是指太阳辐射的能量。
我们知道在太阳内部无时无刻不在进行着氢转变为氦的热核反应。
反应过程中伴随着巨大的能量向宇宙空间的释放。
所有太阳释放到宇宙空间的能量都属于太阳能的范畴。
科学研究已经表明太阳的热核反应可以持续百亿年左右，能量辐射功率约3.8 × 1023kW。
根据地球体积、地球与太阳的距离等数据可以计算出地球被辐照到的太阳能大致为全部太阳能量辐射量的20亿分之一。
考虑到地球大气层对太阳辐射的反射和吸收等因素，实际到达地球表面的太阳辐照功率为80亿kW，折合500万吨标准煤的能量。
太阳能给人无限的遐想，但需要我们对太阳能有一个全面、客观的认识。
任何的事物总是具有两面性的。
就太阳能而言，其优势在于“普遍”，地球的任何角落都存在；“巨大”，太阳能是地球可供开采的最大能源；“无害”，不污染环境；“持续”，可稳定供应时间超过100亿年。
太阳能的缺点在于它具备的分散性、不稳定性、高成本。
分散性和不稳定性是地球地理特征决定的。
高成本是工艺技术水平的不足导致的。
太阳能是非常活跃的研究和应用领域，前景广阔，回报丰厚。
这个领域也充满问题和挑战，对相关人才的需求量巨大。
人类对硅材料的认识及固体理论、半导体理论的发展和成熟，是太阳能利用的关键推动力，具有里程碑意义的事件是1945年美国Bell实验室研制出实用性硅太阳能电池。
近年来，太阳能成为研究、技术、应用、贸易的热点。
太阳能潜在的市场为全世界所关注。
除了人类能源需求量的增大、化石能源储量的下降和价格的提升、理论和工艺技术水平的提高等因素外，环保意识、可持续发展意识的提升也是一个重要的因素。
太阳能电池是目前太阳能利用中的关键环节，核心概念是PN结和光生伏特效应。
理解太阳能电池的工作原理、基本特性表征参数和测试方法是必要和重要的。
一、实验目的①了解PN结的基本结构与工作原理。
大物实验报告
大物实验报告各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢姓名：任文浩学号：2141601049第二十四次实验成绩_________实验日期教师签字_____________同组者许林松审批日期_____________实验名称：太阳能电池性能的研究一. 实验目的1. 了解太阳能电池的原理及性能。
2. 学习太阳能电池的性能测量与研究方法。
二. 实验所给仪器及用法实验仪器：LB-SC太阳能电池研究仪，太阳能电池板，连线若干，60W白炽灯，挡板。
用法：1．在光照状态下太阳能电池的短路电流Isc、开路电压Uoc、最大输出功率Pm，最佳负载及填充因子FF的测量打开电机箱电源，将控制白炽灯电源的“开灯/关灯”开关置于“开灯”，并把“亮度调节”旋钮调到最小；将太阳能电池的插头用线连接到电机箱的相同颜色插头上，将“明暗状态开关”拨到“明状态”，加载电压调到0v，“负载调节”旋钮逆时针调到最小，此时电流表上有电流显示，这是外界光产生的本底光电流；将灯源亮度调到最强，逆时针调节负载电阻旋钮到最小，测出太阳能电池的短路电流Isc，顺时针调节负载电阻旋钮到最大，测出太阳能电池的开路电压Uoc;将灯源亮度调到最强，调节负载电阻，由最小逐渐调到最大，可以看见光电流及负载电压的变化，负载电压每隔左右测量负载的电压和电流值。
2. 太阳能电池的短路电流Isc、开路电压Uoc与相对光强关系的测量分别将“负载调节”旋钮调到最小和最大，改变白炽灯光强度，分别记录下短路电流和开路电压。
白炽灯光强度刻度分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ挡，相对光强分别对应20%、40%、60%、80%和100%。
3. 不同角度光照下的太阳能电池板输出功率的测量将灯源亮度调到最亮，将“负载调节”旋钮固定，测量太阳能电池板在不同俯仰角时的电流和电压值。
比较不同照射角度对太阳能电池板输出的影响。
4. 太阳能电池板的串联并联特性的研究串联将两个太阳能电池对应的红黑插座用插线串联起来，此时重复光照状态下的测试实验，观察在最大照明状态下单个太阳能电池板的开路电压、短路电流与串联时的区别。
物理实验(下)太阳能电池基本特性的测量
太阳能电池基本特性的测量The Experiment of Measuring The Electronic Properties of SolarCells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、价格便宜、使用方便等优点。
大学物理2-2太阳能电池实验报告
数据处理一，计算出功率和电阻的数值表１，负载电压和电流记录表电压/V 光电流Ｉ/mA 电阻/千欧功率/W0.00 5.02 0.00000 0.00000-0.10 5.00 0.02000 0.00050 -0.20 4.97 0.04024 0.00099 -0.30 4.96 0.06048 0.00149 -0.40 4.92 0.08130 0.00197 -0.50 4.91 0.10183 0.00246 -0.60 4.88 0.12295 0.00293 -0.70 4.85 0.14433 0.00340 -0.80 4.80 0.16667 0.00384 -0.90 4.74 0.18987 0.00427 -1.00 4.67 0.21413 0.00467 -1.10 4.59 0.23965 0.00505 -1.20 4.46 0.26906 0.00535 -1.30 4.31 0.30162 0.00560 -1.40 4.14 0.33816 0.00580 -1.50 3.94 0.38071 0.00591 -1.60 3.69 0.43360 0.00590 -1.70 3.40 0.50000 0.00578 -1.80 3.08 0.58442 0.00554 -1.90 2.71 0.70111 0.00515 -2.00 2.26 0.88496 0.00452 -2.10 1.78 1.17978 0.00374 -2.20 1.27 1.73228 0.00279 -2.30 0.71 3.23944 0.00163 -2.37 0.24 9.87500 0.00057功率与电阻关系图0.0001.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0000.000500.0001000.0001500.0002000.0002500.0003000.0003500.000电阻/欧功率/m W功率/mW由图知 最大功率为５.９１mW对应的最大电阻为３８０.７１欧 Isc=5.02mA Uoc=2370mV Ff=Pmax/(Isc*Uoc)=0.5表２，太阳能电池正向偏压与电流数据表 U1/V U2/V I/A U/V0.00 0.00 0.00000 0.00 0.20 0.07 0.00034 0.13 0.40 0.15 0.00066 0.25 0.60 0.25 0.00092 0.35 0.80 0.37 0.00113 0.43 1.00 0.50 0.00131 0.50 1.20 0.64 0.00147 0.56 1.40 0.79 0.00160 0.61 1.60 0.96 0.00168 0.64 1.80 1.13 0.00176 0.67 2.00 1.30 0.00184 0.70 2.20 1.49 0.00186 0.71 2.40 1.67 0.00192 0.73 2.60 1.86 0.00194 0.74 2.80 2.06 0.00194 0.74 3.00 2.26 0.00194 0.74 3.20 2.46 0.00194 0.74 3.40 2.66 0.00194 0.743.60 2.87 0.00192 0.73 3.773.05 0.00189 0.72一定光照条件下光电池的伏安特性曲线y = 0.0026x - 6E-18-0.000500.000000.000500.001000.001500.002000.002500.000.100.200.300.400.500.600.700.80U/VI /AU/V线性 (U/V)电压和电流关系的经验公式为y=0.0026x-6E-18 表３，不同光强下太阳能电池开路电压和短路电流 光强比值 Isc/mA Uoc/V6 4.90 -2.36 5 4.42 -2.33 4 3.30 -2.24 3 2.14 -2.09 2 1.20 -1.86 1 0.71 -1.62Isc-Uoc关系曲线y = -0.3802Ln(x) - 4.401-2.5-2-1.5-1-0.50.00000.00100.00200.00300.00400.00500.0060Isc/AU o c /VUoc/V对数 (Uoc/V)表４，不同角度光照下电池开路电压和短路电流 角度/。
太阳能电池性能测试实验报告
太阳能电池性能测试实验报告实验目的：研究太阳能电池的性能表现，并分析其适用范围。
实验原理：太阳能电池是一种将太阳光能转化为电能的设备，其性能直接影响着电能转化的效率。
通过对太阳能电池的性能进行测试，可以更好地了解其工作特性和适用情况。
实验材料：实验所需材料包括太阳能电池板、太阳能光源、电流表、电压表、连接线等。
实验步骤：1. 将太阳能电池板置于太阳能光源下，确保光线充足。
2. 通过连接线将太阳能电池板与电流表、电压表连接。
3. 测量太阳能电池板产生的电流和电压数值，记录下来。
4. 根据记录的数据，计算太阳能电池板的输出功率。
5. 重复多次实验，取平均值以提高实验结果的准确性。
实验数据与结果：经过多次实验测试，得出如下数据：电流值：2.5A、2.3A、2.4A、2.3A、2.5A电压值：5.8V、5.6V、5.9V、5.7V、5.8V通过计算，得出太阳能电池板的平均输出功率为11.65W。
实验结论：根据实验结果可以得出结论：该太阳能电池板的输出功率稳定，适用于户外太阳能电力系统、太阳能充电宝等领域。
同时，通过对太阳能电池板性能的测试，可以帮助我们更好地了解其在不同环境条件下的适用范围，为太阳能电力系统的设计和应用提供参考依据。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，可能会遇到太阳能光源不足、环境温度变化等问题，影响实验结果的准确性。
针对这些问题，可以选择在阳光充足的日子进行实验，控制环境温度，保证实验过程的稳定性。
总结：通过本次太阳能电池性能测试实验，我们对太阳能电池的输出功率和适用范围有了更清晰的认识。
实验结果为太阳能电力系统的设计和应用提供了参考依据，对推动太阳能技术的发展具有一定的意义。
希望未来能够进一步深入研究，不断提高太阳能电池的性能，为可再生能源领域的发展作出贡献。
太阳能电池实验报告
太阳能电池实验报告一、引言本次实验旨在探究太阳能电池在生活中的应用及其优势。
通过对太阳能电池的原理和性质进行分析，探究最佳的制作方法并测试其效果。
二、实验原理太阳能电池是一种利用半导体材料将光能转化为电能的装置。
其原理是基于半导体中的光电效应，即光子击打在半导体表面后形成电子-空穴对，从而产生电流。
本次实验主要研究太阳能电池的性能参数和制作方法。
三、实验材料与方法材料：太阳能电池片、导电银浆、铝背板、手套、实验手册设备：电压表、电流表、热风枪、铁钳、实验装置箱方法：1. 阅读实验手册，了解太阳能电池性能参数及测试方法。
2. 准备实验装置箱，分别连接太阳能电池、电压表和电流表。
3. 将太阳能电池放置于阳光下，调整角度以获取最大功率输出。
4. 记录电压和电流，计算太阳能电池的功率。
5. 改变光照强度和温度，重复上述步骤，得出不同条件下的性能参数。
四、实验过程1. 清洗太阳能电池片，去除表面的污垢和灰尘。
2. 用导电银浆将太阳能电池片正反两面分别涂覆一层。
3. 将太阳能电池片粘贴在铝背板上，并固定好支架。
4. 将太阳能电池装置插入实验装置箱，连接电压表和电流表。
5. 调整太阳能电池装置的角度，使其垂直于阳光，以获取最大功率输出。
6. 在不同光照强度和温度下，记录电压和电流，并计算功率。
7. 分析实验数据，得出太阳能电池的性能参数。
五、实验结果与分析1. 实验结果如下表所示：2. 根据实验结果，可以得到以下结论：（1）太阳能电池的电压和电流随着光照强度的增加而增加，而功率也随着光照强度的增加而增加。
（2）当光照强度相同时，太阳能电池的电压随温度的升高而减小，而电流则基本不变。
（3）太阳能电池的输出功率随着光照强度和温度的改变而发生变化，因此在设计和使用时应考虑这些因素对性能的影响。
六、结论通过本次实验，我们深入了解了太阳能电池的原理、性能参数及制作方法。
实验结果表明，太阳能电池在阳光充足的环境下能够输出较大的功率，具有广阔的应用前景。
太阳能电池性能测试实验报告
太阳能电池性能测试实验报告引言太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的设备。
为了评估太阳能电池的性能，我们进行了一系列的实验测试。
本实验报告将介绍测试方法、测试结果以及讨论我们对于太阳能电池性能的理解。
实验目的本实验的主要目的是测试太阳能电池的性能，并且通过实验结果探讨太阳能电池的优势和限制。
实验步骤1. 准备工作在实验开始之前，我们需要准备以下材料和设备： - 太阳能电池 - 太阳能电池测试设备（例如电流计、电压计等） - 太阳能灯或其他光源 - 太阳能电池连接线2. 测试太阳能电池的开路电压首先，我们需要测量太阳能电池的开路电压。
在室内或者阳光充足的地方，连接电压计到太阳能电池的正负极，记录电压计显示的数值。
3. 测试太阳能电池的短路电流接下来，我们需要测量太阳能电池的短路电流。
同样在室内或者阳光充足的地方，将电流计连接到太阳能电池的正负极，记录电流计显示的数值。
4. 测试太阳能电池的最大功率输出为了测试太阳能电池的最大功率输出，我们需要将太阳能电池连接到一个负载电阻。
我们可以选择不同的电阻值，并记录下电压计和电流计的读数。
根据欧姆定律，可以计算出太阳能电池的输出功率。
重复这个过程，直到找到太阳能电池的最大功率输出。
实验结果与讨论开路电压和短路电流根据我们的实验数据，我们测得太阳能电池的开路电压为X伏特，短路电流为Y安培。
这些数值反映了太阳能电池的基本性能。
最大功率输出通过测试不同电阻值下的电压和电流，我们得到了太阳能电池的输出功率曲线。
根据曲线，我们可以确定太阳能电池的最大功率输出为Z瓦特。
这个数值可以帮助我们评估太阳能电池在实际应用中的性能。
讨论根据我们的实验结果，我们可以看出太阳能电池的性能受到光照强度的影响。
在光照较强的情况下，太阳能电池的输出功率会增加。
此外，太阳能电池的性能还受到温度、电阻和材料质量等因素的影响。
进一步研究这些因素对太阳能电池性能的影响，有助于我们优化太阳能电池的设计和应用。
大学物理研究性实验报告_太阳能电池的特性测量
在正文的第一部分，我从一名大二本科生的角度对实验原理进行了系统地重新表述，查阅资料补充了部分电学的必要知识（例如禁带宽度的定义），同时我还根据自己的理解写出了太阳能电池的基本原理和太阳能电池器件的等效电路。
在正文的第二部分，本文详细介绍了操作需要用到的仪器并细致地描述了实验操作的各个流程。
在正文的第三部分，本文重新进行了数据处理，并初步分析了实验误差，标注了实验注意事项以及对实验课后思考题做出了自己的回答。
在正文的第四部分，也就是讨论部分，我做了大量的工作。
先分析了影响太阳能电池转换效率的因素，然后提出了两种实验改进方法，接着提出了禁带宽度的测量方法，最后探索了实际P-N结与理想模型之间的差别以及对实验数据的影响。
并且在第四部分的最后我还写了两年来自己学习物理实验的实验感想以及收获。
关键词：太阳能电池开路电压短路电流输出特性AbstractIn the first part of the text, from the perspective of a sophomore undergraduate experimental principle rephrase supplemented with some electrical knowledge necessary (for example, the band gap of the definition), access to information, at the same time I also according to their understanding to write the equivalent circuit of the basic principles of solar cells and solar cell devices.In the second part of the text, this article details the operation requires the use of instruments and detailed description of the experimental operation of the various processes.In the third part of the text, re-processing, and a preliminary analysis of the experimental error, marked experimental Notes and Questions experimental after-school made its own answer.In the fourth part of the text, that is, the discussion section, I have done a lot of work. First analyze the factors affecting the conversion efficiency of the solar cell, and then the two experimental improved method, followed by the forbidden bandwidth of the measuring method, and the last explore the difference between the actual PN junction with the ideal model and the experimental data. And I also wrote in the fourth part of the last two years studying physics experiment experimental feelings and harvest.Key word: Solar cell Open-circuit voltage Short-circuit current Output Characteristics第一部分实验原理的重新表述 (1)一、实验要求 (1)二、实验原理 (1)1.太阳能电池的分类 (1)2.P-N结 (1)3.禁带宽度 (2)4.太阳能电池的伏安特性曲线及相关特性参数 (2)5.太阳能电池的基本原理 (4)6.太阳能电池器件的等效电路 (4)第二部分实验内容及操作详细流程 (5)三、仪器介绍 (5)四、实验内容及操作详细流程 (7)1.硅太阳能电池的暗伏安特性测量 (7)2.开路电压，短路电流与光强关系测量 (7)3.太阳能电池输出特性实验 (8)4.注意事项 (8)第三部分数据的重新处理与深入思索 (9)五、太阳能电池基本特性测量 (9)1.硅太阳能电池的暗伏安特性测量 (9)2.开路电压、短路电流与光强关系测量 (10)3.太阳能输出特性试验 (12)六、实验误差分析 (14)七、实验课后思考题 (14)第四部分讨论 (15)八、影响太阳能电池转换效率的因素 (15)九、实验方法的比较与改进 (15)1.传统的太阳能电池伏安特性测量方法 (15)2.利用计算机和Labcoder数据采集分析系统改进实验 (16)3.利用Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机改进实验 (18)十、禁带宽度的测量 (19)1.测量原理 (19)2.测量方法 (19)十一、实际P-N结与理想模型之间的差别 (20)P-N结的伏安特性分析及等效电路 (20)十二、实验感想与体会 (22)1.课前认真地预习 (22)2.做好课堂操作 (23)3.掌握好一些基本的数据处理方法。
大物实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除大物实验报告篇一：大物实验报告大物实验报告姓名：任文浩学号：2141601049第二十四次实验成绩_________实验日期20XX.11.16教师签字_____________同组者许林松审批日期_____________实验名称：太阳能电池性能的研究一.实验目的1.了解太阳能电池的原理及性能。
2.学习太阳能电池的性能测量与研究方法。
二.实验所给仪器及用法实验仪器：Lb-sc太阳能电池研究仪，太阳能电池板，连线若干，60w白炽灯，挡板。
用法：1．在光照状态下太阳能电池的短路电流Isc、开路电压uoc、最大输出功率pm，最佳负载及填充因子FF的测量（1）打开电机箱电源，将控制白炽灯电源的“开灯/关灯”开关置于“开灯”，并把“亮度调节”旋钮调到最小；（2）将太阳能电池的插头用线连接到电机箱的相同颜色插头上（注意连接插头时要连接同一块电池板的两个插头），将“明暗状态开关”拨到“明状态”，加载电压调到0v，“负载调节”（负载电阻）旋钮逆时针调到最小，此时电流表上有电流显示，这是外界光产生的本底光电流；(3)将灯源亮度调到最强，逆时针调节负载电阻旋钮到最小，测出太阳能电池的短路电流Isc，顺时针调节负载电阻旋钮到最大，测出太阳能电池的开路电压uoc;(4)将灯源亮度调到最强，调节负载电阻，由最小逐渐调到最大，可以看见光电流及负载电压的变化，负载电压每隔0.2V左右测量负载的电压和电流值。
2.太阳能电池的短路电流Isc、开路电压uoc与相对光强关系的测量分别将“负载调节”旋钮（负载电阻）调到最小和最大，改变白炽灯光强度(旋转“亮度调节”旋钮)，分别记录下短路电流和开路电压。
白炽灯光强度刻度分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ挡，相对光强分别对应20%、40%、60%、80%和100%。
3.不同角度光照下的太阳能电池板输出功率的测量将灯源亮度调到最亮，将“负载调节”旋钮（负载电阻）固定，测量太阳能电池板在不同俯仰角时的电流和电压值。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】新能源的综合利用及探索 (太阳能电池)实验报告
新能源的综合利用及探索（太阳能电池）一、实验目的（1）了解太阳能电池的工作原理。
（2）观察实验中的能量转换过程。
（3）测量太阳能输出电池的特性。
二、实验仪器碘钨灯、燃料电池综合试验仪、太阳能电板、电阻箱。
三、实验原理1. 太阳能电池的结构太阳能电池利用半导体PN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PN结，如图4.22-4所示。
P型半导体中有相当数量的空穴，图4.22-4太阳能电板PN结几乎没有自由电子;N型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。
当这两种半导体结合在一起形成PN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PN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做漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡使流过PN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。
当电池受光照射时，部分电子被激发而产生电子-空穴对，在PN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，PN结两端形成电压，这就是光伏效应，若将PN结两端接入外电路，就可向负载输出电能。
2.太阳能电池的特性在一定的光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测量出输出电压与输出电流之间的关系，如图 4.22-5所示。
U OC 代表开路电压，I SC 代表短路电流，虚线围出的面积为太阳能电池的输出功率，与最大功率对应的电压称为最大工作电压U m ，对应的电流称为最大工作电流I m 。
表征太阳能电池特性的基本参数一般有光谱响应特性、光电转换效率、填充因子等。
填充因子FF 定义为：FF =U m I m U OC I SC它是评价太阳能电池输出特性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明太阳能电池输出特性越趋近于矩形，电池的光电转换效率越高。
大物实验报告
大物实验报告大物实验报告第二十四次实验成绩_________实验日期教师签字 _____________同组者许林松审批日期_____________实验名称：太阳能电池性能的研究一. 实验目的2. 学习太阳能电池的性能测量与研究方法二. 实验所给仪器及用法实验仪器：LB-SC太阳能电池研究仪，太阳能电池板，连线若干，60W白炽灯，挡板用法：1．在光照状态下太阳能电池的短路电流Isc、开路电压Uoc、最大输出功率Pm，最佳负载及填充因子FF的测量打开电机箱电源，将控制白炽灯电源的“开灯/关灯”开关置于“开灯”，并把“亮度调节”旋钮调到最小；将太阳能电池的插头用线连接到电机箱的相同颜色插头上，将“明暗状态开关”拨到“明状态”，加载电压调到0v，“负载调节”旋钮逆时针调到最小，此时电流表上有电流显示，这是外界光产生的本底光电流；(3) 将灯源亮度调到最强，逆时针调节负载电阻旋钮到最小，测出太阳能电池的短路电流Isc，顺时针调节负载电阻旋钮到最大，测出太阳能电池的开路电压Uoc;(4) 将灯源亮度调到最强，调节负载电阻，由最小逐渐调到最大，可以看见光电流及负载电压的变化，负载电压每隔左右测量负载的电压和电流值2. 太阳能电池的短路电流Isc、开路电压Uoc与相对光强关系的测量分别将“负载调节”旋钮调到最小和最大，改变白炽灯光强度(旋转“亮度调节”旋钮)，分别记录下短路电流和开路电压白炽灯光强度刻度分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ挡，相对光强分别对应20%、40%、60%、80%和100% 3. 不同角度光照下的太阳能电池板输出功率的测量将灯源亮度调到最亮，将“负载调节”旋钮固定，测量太阳能电池板在不同俯仰角时的电流和电压值比较不同照射角度对太阳能电池板输出的影响 4. 太阳能电池板的串联并联特性的研究串联将两个太阳能电池对应的红黑插座用插线串联起来，此时重复光照状态下的测试实验，观察在最大照明状态下单个太阳能电池板的开路电压、短路电流与串联时的区别并思考实际开路电压与理论上的不同之处注意串联光电池应该是同一种类的并联将每个太阳能电池对应的红黑插座用插线并联起来，此时重复光照状态下的测试实验，观察在最大照明状态下单个太阳能电池板的开路电压、短路电流与并联时的区别并思考实际短路电流与理论上的不同之处注意并联光电池应该是同一种类的5. 太阳能电池的伏安特性曲线的研究在没有光照的情况下，测量在正向偏压的情况下，太阳能电池的伏安特性曲线关闭白炽灯，用遮光板将太阳能电池完全盖住，将“明暗状态开关”拨到“暗状态”，太阳能电池处于全暗状态，把可调电阻调到最大，此时负载电压u2是负载电阻两端电压，太阳能电池两端电压u等于加载电压U1减去负载电压U2将加载电压U1从0开始逐渐增大，观察负载电压u2和电流值，当负载电压u2或电流值不为零时开始测量，加载电压每隔左右测量负载电压u2和电流值，要求不少于10个测量点此时太阳能电池如同一个二极管的工作三. 测量内容及数据处理表 1 不同负载电阻时的负载电压和光电流的测量本底光电流I0 =短路电流Isc= ( mA )开路电压 Uoc= ( V )：光强比与开路电压/短路电流的测量两端电压与通过电流两端电压0 10 0 molZn在研究摆的重心升降问题时，惠更斯发现了物体系的重心与后来欧勒称之为转动惯量的量转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量，它与刚体的质量、质量相对于转轴的分布有关本实验将学习测量刚体转动惯量的基本方法，目的如下：1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据二、实验原理1．刚体的转动定律具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：M = Iβ(1)利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量2．应用转动定律求转动惯量待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg – t=ma，在t时间内下落的高度为h=at2/2刚体受到张力的力矩为Tr和轴摩擦力力矩Mf由转动定律可得到刚体的转动运动方程：Tr - Mf = Iβ绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到：m(g - a)r - Mf = 2hI/rt2 (2)Mf与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有addS=dud=7直接量内径d的合成不确定度σi σ○σd==8直接量内径d的科学测量结果○d=(±)mm9直接量高h的A 类不确定度S○Sh==d=S=h duh==11直接量高h的合成不确定度σ○σh== 12直接量高h的科学测量结果○h=(±)mmh σh=22V =14 间接量体积V的全微分：ｄＶ＝○3? (D2-d2)4d ｈ＋Dh?dh?dD－ dd 22222?v?(?(D2?d2)?h)?(??D)?(??d)计算间接量体积V的不确定度σ3σV=V15写出圆环体体积V 的科学测量结果○V=(±) mm2、计算钢丝直径(1)7次测量钢丝直径d的A类不确定度Sd ，Sd=SdSd ==(2)钢丝直径d 的B类不确定度ud ，ud=ud(3)钢丝直径d的合成不确定度σσd=dσd==(4)写出钢丝直径d的科学测量结果d=(±)mm(1)以天平的感量为Δ仪，计算直接测量M1、M2、M3的B类不确定度uM uM==(2)写出直接测量M1、M2、M3的科学测量结果M1=(±)g M2=(±)g M3=(±)gM1?tM2?M3ρ=(kg/m3)=(kg/m3) (4)间接量石蜡密度ρ的全微分：?tm1?tm1?tｄρ＝dm1－dm2＋dm3m2-m3(m2-m3)2(m2-m3)2再用“方和根”的形式推导密度的不确定度传递公式(参考公式1-2-16)2(?t?m1/(m2?m3))?(m1?t?m2/(m2?m3)2)?(m1?t m3/(m2m3)2)22计算间接量密度ρ的不确定度σ33ｄρ= kg/m= kg/m(5)写出石蜡密度ρ的科学测量结果ρ=(±) kg/m3ρ。
大学物理实验--太阳能电池伏安特性的测量
实验报告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×10 cm 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~0.3 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p n结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度E g，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（Photov oltai c 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I p h．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，V D 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．F F 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R s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R s，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。
华理大物实验报告太阳电池
竭诚为您提供优质文档/双击可除华理大物实验报告太阳电池篇一：华理大物实验报告1实验名称电桥法测中、低值电阻一.目的和要求1.掌握用平衡电桥法测量电阻的原理和方法;2.学会自搭电桥，且用交换法测量电阻来减小和修正系统误差;3.学会使用QJ-23型惠斯登电桥测量中值电阻的方法;4.学会使用QJ-42型凯尔文双臂电桥测量低值电阻的方法;二.实验原理直流平衡电桥的基本电路如下图所示。
图中RA,Rb称为比率臂，Rs为可调的标准电阻，称为比较臂，Rx为待测电阻。
在电路的对角线（称为桥路）接点bc之间接入直流检流计，作为平衡指示器，用以比较这两点的电位。
调节Rs的大小，当检流计指零时，b，c两点电位相等uAc?uAb；ucD?ubD，即IARA?IbRb；IxRx?IsRs。
因为检流计中无电流，所以IA?Ix，Ib?Is，得到电桥平衡条件Rx?三.实验仪器直流电源，检流计，可变电阻箱，待测电阻，元器件插座板，QJ24a型惠斯登直流电桥，QJ42型凯尔文双臂电桥，四端接线箱，螺旋测微计四.实验方法1.按实验原理图接好电路；2.根据先粗调后细调的原则，用反向逐次逼近法调节，使电桥逐步趋向平衡。
在调节过程中，先接上高值电阻Rm，防止过大电流损坏检流计。
当电桥接近平衡时，合上Kg以提高桥路的灵敏度，进一步细调；3.用箱式惠斯登电桥测量电阻时，所选取的比例臂应使有效数字最多。
RARs。
Rb五.数据记录与分析?Rs仪＝?(0.001Rs?0.002m)，其中Rs是电阻箱示值，m 是所用转盘个数，?Rs???Rx?Rx?所以Rx2?297.8?0.1?，Rx3?1995.4?0.8?2.不同比例臂对测量结果的影响3.用箱式惠斯登电桥测量电阻4.用开尔文电桥测量低值电阻铜棒平均直径d＝3.975mm（多次测量取平均）（末读数－初读数）电阻R??sL?24?4?Lk??0.00609，，由下图中的拟合直线得出斜率?d2?d2 则电阻率???dk4?3.142?0.00609?3.975?104??32??7.56?10?8??m六.分析讨论题当惠斯登电桥平衡后，若互换电源与检流计位置，电桥是否仍保持平衡？试说明之。
太阳能电池实验报告
太阳能电池实验报告
本次实验旨在测试太阳能电池的回收率。
实验过程：
1. 准备材料：实验装置、太阳能电池、能量计等；
2. 根据算法，将太阳能电池和能量计正确地安装在实验装置上；并将能量计仪器的
拨号调节到最大；
3. 向太阳能电池中供流电，并观察能量计的数值变化；
5. 根据能量计的数值变化，绘制出电流-电压曲线，通过计算，确定太阳能电池的回
收率。
实验结果：
实验结果显示，由经测试的太阳能电池产生的电能回收率是84.62%，说明其性能良好，同时比较安全可靠。
通过本次实验，我们发现太阳能电池的回收率在良好的情况下可以达到84.62%，说明太阳能电池的性能和可靠性都很好。
此外，在本次实验中我们学会了如何正确安装太阳能
电池、能量计等仪器，并学习了如何理解和操作电流-电压曲线。
本次实验不仅让我们更加了解太阳能电池，也丰富了我们实验领域的实践经验。
南昌大学物理实验报告太阳能电池特性实验
南昌大学物理实验报告太阳能电池特性实验一、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（l sc ）、开路电压（u oc ）、最大输出功率m及填充因子FF ，［FF 二Pm / （I sc。
u0c ）。
填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。
二、实验器材光具座及滑块座、具有引出接线的盒装太阳能电池、数字万用表1只（用户自备）、电阻箱1只（用户自备）、白炽灯光源1只（射灯结构，功率40W ）、光功率计（带3V直流稳压电源）、导线若干、遮光罩1 个、单刀双掷开关1个。
三、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，当U较大时，e U1，其正向偏压与通过电流的关系式近似为：U l = lo ·e —，l o 、—是常数。
两边取对数得In l ln 1 o由半导体理论，二极管主要是由能隙为E c —EV的半导体构成。
E c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。
Ell圈&全暗时太阳能电池在外加偏压时的伏安特性测量电路之二四、实验步骤。
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l～U 特性，用实验测得的正向偏压时I～U关系数据，画出l～U曲线并求得常数1和l的值。
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。
大学物理研究性实验报告_太阳能电池的特性测量
在正文的第一部分，我从一名大二本科生的角度对实验原理进行了系统地重新表述，查阅资料补充了部分电学的必要知识（例如禁带宽度的定义），同时我还根据自己的理解写出了太阳能电池的基本原理和太阳能电池器件的等效电路。
在正文的第二部分，本文详细介绍了操作需要用到的仪器并细致地描述了实验操作的各个流程。
在正文的第三部分，本文重新进行了数据处理，并初步分析了实验误差，标注了实验注意事项以及对实验课后思考题做出了自己的回答。
在正文的第四部分，也就是讨论部分，我做了大量的工作。
先分析了影响太阳能电池转换效率的因素，然后提出了两种实验改进方法，接着提出了禁带宽度的测量方法，最后探索了实际P-N结与理想模型之间的差别以及对实验数据的影响。
并且在第四部分的最后我还写了两年来自己学习物理实验的实验感想以及收获。
关键词：太阳能电池开路电压短路电流输出特性AbstractIn the first part of the text, from the perspective of a sophomore undergraduate experimental principle rephrase supplemented with some electrical knowledge necessary (for example, the band gap of the definition), access to information, at the same time I also according to their understanding to write the equivalent circuit of the basic principles of solar cells and solar cell devices.In the second part of the text, this article details the operation requires the use of instruments and detailed description of the experimental operation of the various processes.In the third part of the text, re-processing, and a preliminary analysis of the experimental error, marked experimental Notes and Questions experimental after-school made its own answer.In the fourth part of the text, that is, the discussion section, I have done a lot of work. First analyze the factors affecting the conversion efficiency of the solar cell, and then the two experimental improved method, followed by the forbidden bandwidth of the measuring method, and the last explore the difference between the actual PN junction with the ideal model and the experimental data. And I also wrote in the fourth part of the last two years studying physics experiment experimental feelings and harvest.Key word: Solar cell Open-circuit voltage Short-circuit current Output Characteristics第一部分实验原理的重新表述 (1)一、实验要求 (1)二、实验原理 (1)1.太阳能电池的分类 (1)2.P-N结 (1)3.禁带宽度 (2)4.太阳能电池的伏安特性曲线及相关特性参数 (2)5.太阳能电池的基本原理 (4)6.太阳能电池器件的等效电路 (4)第二部分实验内容及操作详细流程 (5)三、仪器介绍 (5)四、实验内容及操作详细流程 (7)1.硅太阳能电池的暗伏安特性测量 (7)2.开路电压，短路电流与光强关系测量 (7)3.太阳能电池输出特性实验 (8)4.注意事项 (8)第三部分数据的重新处理与深入思索 (9)五、太阳能电池基本特性测量 (9)1.硅太阳能电池的暗伏安特性测量 (9)2.开路电压、短路电流与光强关系测量 (10)3.太阳能输出特性试验 (12)六、实验误差分析 (14)七、实验课后思考题 (14)第四部分讨论 (15)八、影响太阳能电池转换效率的因素 (15)九、实验方法的比较与改进 (15)1.传统的太阳能电池伏安特性测量方法 (15)2.利用计算机和Labcoder数据采集分析系统改进实验 (16)3.利用Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机改进实验 (18)十、禁带宽度的测量 (19)1.测量原理 (19)2.测量方法 (19)十一、实际P-N结与理想模型之间的差别 (20)P-N结的伏安特性分析及等效电路 (20)十二、实验感想与体会 (22)1.课前认真地预习 (22)2.做好课堂操作 (23)3.掌握好一些基本的数据处理方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验62 太阳能电池特性研究
根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池，化合物太阳能电池，聚合物太阳能电池，有机太阳能电池等。
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。
本实验研究单晶硅，多晶硅，非晶硅3种太阳能电池的特性。
【实验目的】
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 。
填充因子F.F 定义为：
sc
oc I V P F F ⨯=⋅max （1）
空间电荷区
图1 半导体P-N 结示意图
I
V
填充因子是表征太阳电池性能优劣的重要参数，其值越大，电池的光电转换效率越高，一般的硅光电池FF 值在0.75~0.8之间。
转换效率ηs 定义为：
%100(%)
m a x
⨯=in
s P P η （2） Pin 为入射到太阳能电池表面的光功率。
理论分析及实验表明，在不同的光照条件下，
短路电流随入射光功率线性增长，而开路电压在入射光功率增加时只略微增加，如图3所示。
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24.7%，规模生产时的效率可达到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可达到10%。
因此，多晶硅薄膜电池可能在未来的太阳能电池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，便于大规模生产，有极大的潜力。
如果能进一步解决稳定性及提高转换率，无疑是太阳能电池的主要发展方向之一。
【实验仪器】
太阳能电池实验装置如图4所示，电源面板如图5所示。
I
V
图4 太阳能电池实验装置
光源采用碘钨灯，它的输出光谱接近太阳光谱。
调节光源与太阳能电池之间的距离可以改变照射到太阳能电池上的光功率，具体数值由光功率计测量。
测试仪为实验提供电源，同时可以测量并显示电流、电压、以及光功率的数值。
电压源：可以输出0～8V连续可调的直流电压。
为太阳能电池伏安特性测量提供电压。
电压/光功率表：通过“测量转换”按键，可以测量输入“电压输入”接口的电压，或接入“光功率输入”接口的光功率计探头测量到的光功率数值。
表头下方的指示灯确定当前的显示状态。
通过“电压量程”或“光功率量程”，可以选择适当的显示范围。
电流表：可以测量并显示0～200mA的电流，通过“电流量程”选择适当的显示范围。
图5 太阳能电池特性实验仪
【实验内容与步骤】
1．硅太阳能电池的暗伏安特性测量
暗伏安特性是指无光照射时，流经太阳能电池的电流与外加电压之间的关系。
太阳能电池的基本结构是一个大面积平面P-N结，单个太阳能电池单元的P-N结面积已远大于普通的二极管。
在实际应用中，为得到所需的输出电流，通常将若干电池单元并联。
为得到所需输出电压，通常将若干已并联的电池组串连。
因此，它的伏安特性虽类似于普通二极管，但取决于太阳能电池的材料，结构及组成组件时的串并连关系。
本实验提供的组件是将若干单元并联。
要求测试并画出单晶硅, 多晶硅，非晶硅太阳能电池组件在无光照时的暗伏安特性曲线。
用遮光罩罩住太阳能电池。
测试原理图如图6所示。
将待测的太阳能电池接到测试仪上的“电压输出”接口，电阻箱调至50Ω后串连进电路起保护作用，用电压表测量太阳能电池两端电压，电流表测量回路中的电流。
图6 伏安特性测量接线原理图
将电压源调到0V，然后逐渐增大输出电压，每间隔0.1V记一次电流值。
记录到表1中。
将电压输入调到0V。
然后将“电压输出”接口的两根连线互换，即给太阳能电池加上反向的电压。
逐渐增大反向电压，记录电流随电压变换的数据于表1中。
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。
讨论太阳能电池的暗伏安特性与一般二级管的伏安特性有何异同。
2．开路电压，短路电流与光强关系测量
打开光源开关，预热5分钟。
打开遮光罩。
将光功率探头装在太阳能电池板位置，探头输出线连接到太阳能电池特性测试仪的“光功率输入”接口上。
测试仪设置为“光功率测量”。
由近及远移动滑动支架，测量距光源一定距离的光强I=P/S,P为测量到的光功率，S=0.2cm2为探头采光面积。
将测量到的光强记入表2。
将光功率探头换成单晶硅太阳能电池，测试仪设置为“电压表”状态。
按图7A接线，按测量光强时的距离值（光强已知），记录开路电压值于表2中。
按图7B接线，记录短路电流值于表2中。
将单晶硅太阳能电池更换为多晶硅太阳能电池，重复测量步骤，并记录数据。
将多晶硅太阳能电池更换为非晶硅太阳能电池，重复测量步骤，并记录数据。
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。
3．太阳能电池输出特性实验
按图8接线，以电阻箱作为太阳能电池负载。
在一定光照强度下（将滑动支架固定在导轨上某一个位置），分别将三种太阳能电池板安装到支架上，通过改变电阻箱的电阻值，记录太阳能电池的输出电压V和电流I,并计算输出功率P O=V×I，填于表3中。
2
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，并与图2比较。
找出最大功率点，对应的电阻值即为最佳匹配负载。
由（1）式计算填充因子。
由（2）式计算转换效率。
入射到太阳能电池板上的光功率P in=I×S1，S1为太阳能电池板面积。
若时间允许，可改变光照强度（改变滑动支架的位置），重复前面的实验。
【注意事项】
1．在预热光源的时候，需用遮光罩罩住太阳能电池，以降低太阳能电池的温度，减小实验误差；
2．光源工作及关闭后的约1小时期间，灯罩表面的温度都很高，请不要触摸；
3．可变负载只能适用于本实验，否则可能烧坏可变负载；
4．220V电源需可靠接地。