太阳能电池的暗伏安特性与光谱特性实验

四、太阳能光伏电池暗伏安特性与光谱特性实验
1.实验目的
1.了解太阳能光伏电池暗伏安特性
2.了解太阳能光伏电池光谱特性
3.掌握太阳能光伏电池的暗伏安特性曲线绘制
2.实验原理
（1）光伏电池暗伏安特性
光伏电池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。

（2）光伏电池光谱特性
太阳能电池的光谱特性是指太阳能电池随能量相同但波长不同的入射光而变化的关系。

在太阳能电池中只有那些能量大于其材料禁带宽度的光子才能在被吸收时在光伏材料中产生电子空穴对，而那些能量小于禁带宽度的光子即使被吸收也不能产生电子空穴对（它们只能是使光伏材料变热）。

光伏材料对光的吸收存在一个截止波长。

理论分析表明，对太阳光而言，能得到最佳工作性能的光伏材料应有1.5电子伏的禁带宽度，当禁带宽度增加时，被光伏材料吸收的总太阳能就会越来越少。

每种太阳能电池对太阳光都有自己的光谱响应曲线，它表明太阳能电池对不同波长光的灵敏度（光电转换能力）。

当日光照到太阳能电池上时，某一种波长的光和该波长的太阳能电池光谱灵敏度，决定该波长的光电流值，而总的光电流值是各个波长光电流值的总和。

3.实验内容与步骤
（1）光伏电池暗伏安特性曲线绘制
1）关闭模拟光源，将挡光板遮住电池组件A，调节直流恒压源电压到零点，用实验导线连结如图2-1所示电路，调节电阻箱的电阻至50欧姆（限流），旋转恒压源电压旋钮，间隔0.5V左右，记录一次电压、电流值。

图2-1光伏电池暗伏安特性正向测量电路
2）将直流恒压源电压调到零，调换电池组件A的正负极，再间隔0.5V左右，记录电压、电流值。

3）根据两个表格记录的数据，绘制光伏电池暗伏安特性曲线。

图2-2光伏电池暗伏安特性负向测量电路
暗伏安特性
正向负向
电流/mA 电压/V 电流/mA 电压/V
0 3.16 0 3
0 6.15 0 6
0 9.4 0 7
0 12.07 0 8
0 14.83 0 9
0.008 17.11 0 10
4.结论：
在正向时，随着电压的增加，电流从一直为零直至迅速增大，负向时，无论电压为多少，电流一直为零。