太阳能电池基本特性研究实验数据
太阳能电池特性研究实验论文资料
电流I(mA) 32.1 31.7 31.6 31.4 31.1 30.9 30.8 30.7 30.6 30.4 29.9 28.3 26 21.8 12.8 电阻R（Ω） 0 6 12 19 25 32 39 46 53 60 68 79 90 112 199
0 6.34 12.64 18.84 24.88 30.9 36.96 42.98 48.96 54.72 59.8 62.26 59.8 52.32 32 表3 三种太阳能电池输出特性实验 D=20㎝ 光强I=292W/㎡ S=2.5*10^-3m2 Pin=I×S=730mW
才明显增大。
．开路电压，短路电流与光强关系测量
5分钟。
将光功率探头装在太阳能
探头输出线连接到太阳能电池
。由近及远移动滑动支
5㎝）
I,记录对应的光强值.
测试仪设置为“电压表”状态．按图2A接线。按测量光强时的距离值（光
5cm记录对应的开路电压值Uoc。
2B接线．将太阳能电池输出线连接到电流表，按测量光强时的距离
的优点，具有很大的开发潜能。同时太阳
间断性和不稳定性、效率低和成本高的缺点，制约着太阳能的普及
这需要科研设计来克服。通过研究三种太阳能电池的光电特性，了解各自
太阳能电池的分类
也称光伏电池或光电池。美
Bell实验室于1954年研制成功第一块太阳能电池，但是效率太低，造价又
因此没有多少商业价值。后来由于航天科技的逐步发展，太阳能电池
便可以由转换为电能，若光子所携带得能量小于能隙时，光子没有足够的能
不会产生任何的电流，因此并非所有光子都能顺利地由太
），一般太阳能电池的转换效率在20％左右。
实验过程
太阳能电池基本特性研究实验数据
五：数据记录与处理1表一 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=449.72Ω时，P m =5.728mW 故填充因子：F f =OC SC U I P max =61.158.3728.5⨯=0.994 电压U/v 0 0.19 0.40 0.60 0.78 1.00 1.20 1.41 1.61电流I/mA 4.38 4.37 4.34 4.31 4.24 4.22 4.09 3.89 3.58电阻R/Ω 0 43.48 92.17 139.21 183.96 236.97293.40362.47 449.72 功率P/mw0.8300.1742.5863.3074.22 4.9085.4855.7281.79 1.992.19 2.25 2.26 2.27 2.29 2.30 2.35 2.40 2.453.14 2.57 1.71 1.41 1.33 1.28 1.18 1.13 0.86 0.57 0.24 570.06774.321280.701595.741699.251773.441940.682035.402732.564210.5310208.35.621 5.114 3.745 3.173 3.006 3.133 2.702 2.599 2.021 1.368 0.588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由图可知，短路电流随开路电压的增大而增大，曲线近似于指数曲线。
在做实验过程中可能由于实验误差导致。
没有接近于理想二极管。
求I o 和B ：在图中取两点A （0.62,0.0375）B （1.29,0.1885）带入公式)1(-=βμe I I o j 可得方程组 0.0375=I o （e 0.62μ—1） 0.1885=I o （e 0.1.29μ—1） 解方程组可得：I o =7.5 β=0.02 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。
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。
太阳能电池特性实验仪实验报告综-V1
太阳能电池特性实验仪实验报告综-V1实验目的：本实验的目的是利用太阳能电池特性实验仪对太阳能电池的性能指标进行测试，进一步了解太阳能电池的特性。
实验原理：太阳能电池是一种可以将太阳能转换成电能的装置，其基本原理是利用光电效应，在太阳光线的作用下，将光能转化为电能。
太阳能电池的主要性能指标为开路电压、短路电流、填充因子和转换效率等，其中，开路电压是指在没有外加负载时，太阳能电池的输出电压；短路电流是指在没有外加负载时，太阳能电池的输出电流；填充因子是指在特定工作点时太阳能电池输出功率与最大输出功率的比值；转换效率是指将太阳能转化为电能的效率，可以通过太阳能电池的输出功率与入射光能之比计算得出。
实验装置：太阳能电池特性实验仪、太阳能电池、电流表、电压表和多用表等。
实验步骤：1.根据实验装置的要求，接好电流表、电压表和多用表等；2.将太阳能电池与实验仪连接，注意连接电路的正确性；3.打开实验仪的电源，调节仪器，使其正常工作；4.根据实验仪的指示，逐步调节太阳能电池的输出电压和电流；5.分别记录太阳能电池在不同电流和电压下的输出功率，并计算出太阳能电池的填充因子和转换效率；6.根据实验数据，绘制太阳能电池的 I-V 特性曲线和 P-V 特性曲线；7.最后，根据实验结果进行分析和讨论。
实验结果和分析：本实验得到的太阳能电池的性能指标如下：开路电压：0.5 V短路电流：1.5 A填充因子：0.7转换效率：10%从这些指标可以看出，太阳能电池的输出电压和电流相对较低，转换效率也比较低，这与太阳能电池的材料及结构等因素有关。
通过绘制太阳能电池的 I-V 特性曲线和 P-V 特性曲线，可以更加清晰地展现出太阳能电池的性能特点。
综上所述，太阳能电池特性实验仪是一种非常有用的实验装置，可以用来评估太阳能电池的性能，为太阳能电池的设计和研发提供参考。
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
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。
太阳能电池基本特性研究
太阳能电池基本特性研究一、实验目的与要求（1）了解太阳能电池的工作原理及应用。
（2）测绘太阳能电池正向偏压时的I-U 特性。
（3）测绘太阳能电池的伏安特性二、实验类型综合性实验三、实验原理及说明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。
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。
1、半导体PN 结原理。
上图是半导体PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P 型和N 型半导体材料结合时，由于P 型材料空穴多电子少，而N 型材料电子多空穴少，结果P 型材料中的空穴向N 型材料这边扩散，N 型材料中的电子向P 型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P 型区出现负电荷，N 型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN 结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。
当PN 结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN 结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN 结的单向导电性,电流方向是从P 指向N 。
太阳能电池特性实验仪实验报告
太阳能电池特性实验仪实验报告太阳能电池特性实验仪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。
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IV特性实验报告
一、太阳能电池基本IV特性实验1.实验目的1.了解太阳能光伏电池的基本特性参数：开路电压、短路电流、峰值电压、峰值电流、峰值功率、填充因子及转换效率2.了解太阳能光伏电池的伏安特性及曲线绘制3.掌握电池特性的测试与计算2.实验设备光伏太阳能电池特性实验箱。
3.实验原理（1）开路电压Uoc开路电压（Open circuit voltage VOC），当将太阳能电池的正负极不接负载、使电流i=0时，此时太阳能电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特(V)。
单片太阳能电池的开路电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.5～0.7V。
（2）短路电流Isc短路电流（short-circuit current），当将太阳能电池的正负极短路、使电压u=0时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是安培(A)，短路电流随着光强的变化而变化。
（3）峰值电压Um峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。
峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是v。
峰值电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.45～0.5v，典型值为0.48v。
（4）峰值电流Im峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。
峰值电流是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培(A)。
（5）峰值功率Pm峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。
峰值功率是指太阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：Pm=Im×Um。
峰值功率的单位是w(瓦)。
太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度，因此太阳能电池的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是：辐照度l000W/m2、光谱AMl.5、测试温度25±1℃。
（6）填充因子FF填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值。
太阳能电池的伏安特性研究实验报告
太阳能电池的伏安特性研究实验报告以下是太阳能电池的伏安特性研究实验报告参考，供您参考。
一、实验目的本实验的目的是研究太阳能电池的伏安特性和光伏效应，探究太阳能电池的工作原理，并通过实验数据分析和实验结果验证理论模型的准确性。
二、实验原理太阳能电池是一种利用光电效应将太阳光转换成电能的装置。
在光伏效应中，太阳能电池将光能转化为电能，电池的电流和电压与光照强度和电池温度有关。
光伏效应产生的电能是由光子将电子从半导体的导带带到价带来产生的，这个过程中向外释放出电子，从而产生电流，如果将这些电子围捕起来，就能产生实际的电流。
太阳能电池的伏安特性是指光照不变时，太阳能电池输出电流与电压之间的关系。
实验过程中，我们需要利用一定的电路将太阳能电池直接连接到多用表上，研究得到太阳能电池的伏安特性波形和数据，明确太阳能电池的性能指标，为使用太阳能电池提供参考。
三、实验步骤1、将太阳能电池放置在日光下，将电池的阳极和阴极与多用表的电极接触。
2、调节多用表的量程，记录下此时太阳能电池的开路电压和短路电流。
3、改变光照强度，调节多用表的量程，记录下太阳能电池不同光照强度下的开路电压和短路电流。
4、记录实验数据并绘制出太阳能电池的伏安特性曲线。
四、实验结果根据实验数据和计算，我们得到太阳能电池的伏安特性曲线如下：（插入图片）五、实验结论通过实验可得知，太阳能电池的输出电压与电流之间存在明显的非线性关系，即太阳能电池的伏安特性曲线呈现出一个充满了峰谷的曲线，同时太阳光照强度对太阳能电池的输出电压和电流都产生了影响。
太阳能电池的输出电压随光照强度的增大而增大，输出电流随光照强度的增大而增大。
这些结果表明太阳能电池是一种可靠的能源转换器，其性能指标与使用环境和光照强度密切相关，对人类现代化生活和环境保护有着重要的意义。
【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。
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五：数据记录与处理 1
表一 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=449.72Ω时，P m =5.728mW 故填充因子：F f =
OC SC U I P max =61
.158.3728
.5⨯=0.994
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.
电压U/v 0 0.19 0.40 0.60 0.78 1.00 1.20 1.41 1.61 电流I/mA 4.38 4.37 4.34 4.31 4.24 4.22 4.09 3.89 3.58 电阻R/Ω 0 43.48 92.17 139.21 183.96 236.97 293.40 362.47 449.72 功率P/mw 0
0.830 0.174 2.586 3.307 4.22 4.908 5.485 5.728
1.79 1.99
2.19 2.25 2.26 2.27 2.29 2.30 2.35 2.40 2.45
3.14 2.57 1.71 1.41 1.33 1.28 1.18 1.13 0.86 0.57 0.24 570.06 77
4.32 1280.70 159
5.74 1699.25 1773.44 1940.68 2035.40 2732.56 4210.53 10208.3
5.621 5.114
3.745
3.173
3.006
3.133
2.702
2.599
2.021
1.368
0.588
2， 表二太阳能电池正向偏压与电流数据表
由图可知，短路电流随开路电压的增大而增大，曲线近似于指数曲线。
在做实验过程中可能由于实验误差导致。
没
有接近于理想二极管。
求I o 和B ：
在图中取两点A （0.62,0.0375）B （1.29,0.1885） 带入公式)1(-=βμ
e
I I o j 可得方程组 0.0375=I o （e 0.62μ—1）
0.1885=I o （e 0.1.29μ—1） 解方程组可得：I o =7.5 β=0.02 所以经验公式为：)1(5.702.0-=μ
e
I j
3:
表三不同光强下太阳能电池开路电压及短路电流
U1/v U2/v I/mA U/v 0 0 0 0 0.20 0.06 0.01949 0.14 0.40 0.14 0.03547 0.26 0.60 0.22 0.05847 0.38 0.80 0.32 0.10720 0.48 1.00 0.42 0.17542 0.58 1.20 0.53 0.21563 0.67 1.40 0.65 0.26314 0.75 1.60 0.78 0.35085 0.82 1.80 0.91 0.43718 0.89 2.00 1.05 0.49306 0.95 2.20 1.20 0.58475 1.00 2.40 1.35 0.72119 1.05 2.60 1.50 0.80776 1.10 2.80 1.66 0.85763 1.14 3.00 1.82 0.99407 1.18 3.20 1.99 1.14025 1.21 3.40 2.15 1.2245 1.25 3.60 2.32 1.29619 1.28 3.80 2.49 1.45212 1.31 4.00
2.66
1.61780
1.34
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 （1.90,1）B （2.22,2）带入)1ln(1
O
SC
OC I I U +
=
β
可得方程组： )00.11ln(1
90.1O I +
=
β
)00
.21(ln 122.2O
I +=β 解方程组可得 I=3.92mA β=0.233
所以，)0392
.001ln 29.4SC
OC OC SC I U U I +=（
：之间的近似函数关系为和
4:
Isc/mA 4.34 3.88 2.83 1.83 0.98 0.67 Uoc/v 2.45
2.42
2.33
2.17
1.87
1.67
表四不同角度光照下电池开路电压及短路电流
角度 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Isc/mA 4.64 4.62 4.58 4.46 4.33 4.14 3.88 3.59 3.20 2.70
Uoc/v 2.44 2.43 2.43 2.43 2.42 2.41 2.40 2.37 2.35 2.31
P/mW 11.322 11.227 11.129 10.838 10.479 9.977 9.312 8.508 7.52 4.62
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
1号多晶2号多晶3号单晶4号单晶多晶串联多晶并联单晶串联单晶并联Isc/mA 4.57 4.65 5.08 5.11 4.58 8.60 5.10 9.89 Uoc/v 2.39 2.41 2.39 2.39 4.75 2.41 4.74 3.39
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。