太阳能电池伏安特性研究.

1975年 非晶硅太阳电池问世。 1980年 单晶硅太阳电池效率达20%，砷化镓电池达22.5%， 多晶硅电池达14.5%，硫化镉电池达9.15%。 1998年 单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷 兰百万个太阳光伏屋顶计划”，到2020年完成。 自50年代研制成第一块实用的硅太阳电池、60年代太 阳电池进入空间应用、70年代进入了地面应用，太阳能光 电技术已历经了半个世纪。发展到今天，世界太阳电池组 件的年产量达200MW以上。
太阳电池的发展历程
几千年来人类无意识地利用太阳能来取暖和 晾晒物品，直到19世纪末才出现了第一台太阳能 热水器，而第一片太阳电池的出现则是在1954 年· · · · · · 其发展过程简列如下：

1893年 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”， 即“光伏效应”。 1930年 肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。 同年，朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电 池”，使太阳能变成电能。

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。
实验原理-1．PN结的形成及单向导电性
1．ＰＮ结的形成 （1）当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时， 由于交界面处存在 载流子浓度的差异 ，这样电 子和空穴都要 从浓度高的地方向浓度低的地方扩 散 。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的 结果就使Ｐ区和Ｎ区中原来的电中性条件破坏了。 Ｐ区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子， Ｎ区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。 这些不能移动的带电粒子通常称为 空间电荷 ， 它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一个 很薄的空间电荷区，这就是我们所说的 ＰＮ结。

ＰＮ结的形成 FLASH
（4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着 它的建立将带来两种影响：一是 内电场将阻碍多 子的扩散 ，二是P区和N区的少子一旦靠近PN结， 便在内电场的作用下漂移到对方， 使空间电荷区 变窄 。 （5）因此， 扩散运动使空间电荷区加宽，内电场 增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散； 而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有 利于多子的扩散而不利于少子的漂移。 当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界 面形成稳定的空间电荷区，即 ＰＮ结处于动态平 衡 s。
太阳能电池伏安特性研究
沈阳城市学院物理实验中心
太阳能电池简介

太阳电池（Solar Cells）,也称为光伏电池，是 将太阳光辐射能直接转换为电能的器件。光电池 是一种光电转换元件，它不需外加电源而能直接 把光能转换为电能。它被设计用于把入射到它表 面的光能转化为电能，因此，可用作光电探测器 和光电池，被广泛用于太空和野外便携式仪器等 的能源。
图（1）浓度差使载流子发生扩散运动
（2）在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并 复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷 区又称为 耗尽层 。 （3）Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷， 因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电 场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而 不是外加电压形成的，故称为 内电场 。
实验目的

（1）了解太阳能电池的基本特性。 （2）测绘太阳能电池的光照伏安特性。
实验仪器
1、太阳能电池基实验仪 2、太阳能电池基实验仪导轨 3、可变负载 4、太阳能电池测试盒

ZKY-SAC-I ZKY-SAC-I-S3 ZKY-SAC-I-S4 ZKY-SAC-I-S5
实验原理
太阳能交通指示系统
太阳电池厕所（徐家汇太平洋百货店前）
太阳电池电厂
太阳电池太空电厂
韩国的风力发电和太阳能发电互补系统
将来的太阳能车
太阳能车
太阳电池车
Fra Baidu bibliotek
太阳电池飞机
太阳电池飞机
太阳电池飞机
太阳能飞机-瑞士“阳光动 力
美国国家航空航天局（NASA）开发的名为 “探路者（Pathfinder）”


1941年 奥尔在硅上发现光伏效应。 1954年 恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成 了实用的单晶太阳电池，效率为6%。同年，韦克尔首 次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉 薄膜，制成了第一块薄膜太阳电池。 1958年 太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号 卫星电源。 1959年 第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5%。
实验原理-2．光伏效应
太阳光入射到太阳电池表面上后，被太阳电池 吸收。此时，在太阳电池内部因吸收了光能而 产生了带正电和负电的粒子（空穴和电子）， 这些粒子各自在太阳电池内部自由移动。而且 它们绝大多数具有这样的性质，即电子（－） 朝N型半导体汇集，而空穴（＋）则朝P型半导 体汇集。因此，在电池表面和背面焊上电极后 ，再接上灯泡或马达之类的负载，电流就会流 起来。
图（2）内电场形成
ＰＮ结的单向导电性
2．ＰＮ结的单向导电性
（1） 外加正向电压 （正偏） 在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄， 内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要 作用。结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由 电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电 流。 （2） 外加反向电压 （反偏） 在外电场作用下，多子将背离ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变宽， 内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要 作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。 因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流 。 当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化， 故称为 反向饱和电流 。

太阳光的发电的优点

不需要燃料取之不尽用之不竭的太阳光就是能 源。
清洁能源不会排放NOx、CO2等有害物质。 不需要烦琐的操作系统运行全靠自动进行。 系统简单维护方便整个发电系统没有运转部件， 属于静态发电因此维护简单方便。

太阳电池的应用
屋顶太阳能发电并网系统
太阳能建材一体化零能住宅