太阳能电池的暗伏安特性与光谱特性实验
太阳能电池特性实验
实验、太阳能电池特性研究太阳能的利用和太阳能电池特性研究是21世纪新型能源开发的重点课题。
目前硅太阳能电池应用领域除人造卫星和宇宙飞船外，已大量用于民用领域：如太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。
太阳能是一种清洁、“绿色”能源，因此，世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。
本实验的目的主要是探讨太阳能电池的基本特性，太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子能量转换为电能。
【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(SC I )、开路电压(OC U )、最大输出功率m P 及填充因子FF ，)]U I /(P FF [OC SC m ∙=。
填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。
3. 测量太阳能电池的光照特性：测量短路电流SC I 和相对光强度0J /J 之间关系，画出SC I 与相对光强0J /J 之间的关系图；测量开路电压OC U 和相对光强度0J /J 之间的关系，画出OC U 与相对光强0J /J 之间的关系图。
【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，在没有光照时其正向偏压U 与通过电流I 的关系式为：)1e (I I U o -∙=β (1) (1)式中，o I 和β是常数。
由半导体理论，二极管主要是由能隙为V C E E -的半导体构成，如图1所示。
C E 为半导体导电带，V E 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。
假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源（光照产生光电流的电流源）、一个理想二极管、一个并联电阻sh R 与一个电阻s R 所组成，如图2所示。
山东大学实验一 太阳能电池实验器实验-太阳能电池伏安特性测试实验-实验报告
太阳能利用技术综合实验报告
【实验题目】实验一太阳能电池伏安特性测试实验
班级姓名学号
上课日期2023年月日教室千佛山校区热力楼（）任课教师签字：最终成绩：
【实验目的】
1.掌握太阳能电池的光电转换原理及应用
2.测量太阳能电池的开路电压和短路电流
3.测量太阳能电池的伏安特性曲线并计算太阳能电池效率
【实验原理】
1.简述太阳能电池的工作原理。
2.什么是太阳能电池的开路电压、短路电流和转换效率？
【实验仪器】GES-100太阳能电池实验器。
2.2 电池板串联开路电压和短路电流。
辐照度W/m2。
太阳能电池
SC1 串联太阳能电池
SC1+SC2
串联太阳能电池
SC1+SC2+SC3
串联太阳能电池
SC1+SC2+SC3+SC4
开路电压
[mV]
短路电流
[mA]
2.3 电池板并联开路电压和短路电流。
辐照度W/m2。
太阳能电池
SC1 并联太阳能电池
SC1+SC2
并联太阳能电池
SC1+SC2+SC3
并联太阳能电池
SC1+SC2+SC3+SC4
开路电压
[mV]
短路电流
[mA]
3.太阳能电池伏安特性曲线及太阳能电池效率
3.1 电流-电压-功率测量
电流
[mA]
Min Max 电压
[mV]
功率
[mW]
3.2绘制伏安特性曲线
（示例图）。
实验17太阳能电池伏安特性的测量
实验 17太阳能电池伏安特性的测量太阳能电池也称光伏电池，是将太阳辐射能直接转换为电能的半导体器件。
它是太阳能发电系统的心脏。
它具有不消耗常规能源、寿命长、维护简单、使用方便、无噪音、无污染等优点。
太阳能电池已作为空间探索的基本电源和地面无电、少电地区及某些特殊领域（通信设备，气象台站，航标灯的重要电源。
目前，太阳电池已广泛用于收音机、计算机、交通信号等方面。
在发达国家太阳能光伏发电已进入城市电网。
太阳能光伏发电有望成为21世纪的重要能源，在世界能源构成中占有一定的地位。
实验目的1.了解太阳能电池的工作原理及基本结构。
2.测量太阳能电池的伏安特性曲线。
实验原理1.太阳能电池的结构硅光电池按衬底材料的不同可分为2DR 和 2CR 型。
图 1 为 2DR 型结构示意图。
它是以 P 型硅为衬底（厚约 500μ m），在其上面用扩散法制作一层厚约0.3μ m 的 N 型层，并将它作为受光面。
在N 型层上制作金属栅线，作为输出电极，目的是减小光电池的内阻。
在整个背面制作金属膜背电极。
在光敏面上涂一层极薄的二氧化硅透明膜，它既可以起到防潮，防尘等保护作用，又可以减小硅光电池表面对入射光的反射，增强对入射光的吸收。
2CR 型电池图 1硅太阳能电池结构示意图则是以 N 型硅为衬底制作的。
2.PN 结的内建电场在 P 型（或 N 型）半导体衬底上，用扩散方法形成一层 N 型(或 P 型）层。
在 P区（空穴导电）和 N 区（电子导电）交界处，由于两边电子和空穴浓度不同，P 区的空穴向 N 区扩散， N 区的电子向 P 区扩散。
于是，在P 区形成负电层， N 区形成正电层，如图 2 所示。
这两个带电层形成图 2 载流子扩散形成内电场一个内电场，它反过来又阻挡上述扩散，直到扩散作用与阻挡作用达到一种动态平衡。
一般所说PN 结就是指这层阻挡层。
如果在 PN 结两端外加正向电压（P 区接正， N 区接负），如图 3（ a）所示。
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。
太阳能电池伏安特性研究物理实验报告
请认真填写实验原理（注意：原理图、测试公式）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。
（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。
（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。
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。
2．光伏效应指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。
太阳能光伏电池实验
0
图1.单晶硅太阳能电池板（25℃）实际测量得到的暗特性I－V曲线
图2.不同温度时单晶硅太阳能电池片的输出伏安特性
亮特性
光电流IL在负载上产生电压降，这个电压降可以使pn 结正偏。如图3所示，正偏电压产生正偏电流IF。在 反偏情况下，pn结电流为：
从亮特性伏安曲线可直接读出
图5.实测单晶硅太阳能电池板输出伏安特性曲线
太阳能电池的效率图6.最大源自率矩形太阳能电池的光谱响应
【1】近代物理实验，西北大学物理学系 【2】安毓英，刘继芳光电子技术（第三版），电子 工 业出版设，北京：117-119，136-141 【3】茅倾青,潘立栋,陈骏逸等，太阳能电池基本特性测 定实验,物理实验[J],2004,24(11):6-9 【4】周孑民，太阳能光伏电池特性实验研究，能源与 环境[J],2011,4:72-73
1.光生伏特效应 2.无光情况下的电流电压关系 （暗特性） 3.光照情况下的电流电压关系 （亮特性） 4.太阳能电池的效率 5.太阳能电池的光谱响应 6.参考文献
光生福特效应
暗特性
无光照情况下的太阳能电池等价于一个理想pn结， 其电流电压关系为肖克莱方程：
pn结的单向导通性 （整流特性）： 暗条件下太阳能 电池IV曲线不对称
太阳能电池伏安特性研究实验报告
太阳能电池伏安特性研究实验报告太阳能电池伏安特性研究实验报告一、引言太阳能电池是一种将太阳能转换为电能的装置，其工作原理基于光电效应。
随着全球对可再生能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种环保、可再生的能源技术备受关注。
本实验旨在研究太阳能电池的伏安特性，以了解其工作原理和性能。
二、实验方法1. 实验仪器和材料本实验使用的仪器和材料包括太阳能电池板、直流电源、电压表、电流表和电阻箱等。
2. 实验步骤（1）将太阳能电池板与直流电源连接，调节电压为一定值。
（2）通过电压表和电流表测量太阳能电池板的电压和电流。
（3）改变直流电源的电压，重复步骤（2），记录数据。
（4）根据测量的电压和电流数据绘制伏安特性曲线。
三、实验结果与讨论通过实验测量得到的伏安特性曲线如下图所示：[插入伏安特性曲线图]从伏安特性曲线中可以观察到以下几点：1. 开路电压（Voc）：在伏安特性曲线上，当电流为零时对应的电压即为开路电压。
实验结果显示，太阳能电池板的开路电压约为0.6V。
2. 短路电流（Isc）：在伏安特性曲线上，当电压为零时对应的电流即为短路电流。
实验结果显示，太阳能电池板的短路电流约为3A。
3. 峰值功率点：伏安特性曲线上的峰值功率点是太阳能电池的最佳工作点，对应的电压和电流分别为Vm和Im。
实验结果显示，太阳能电池板的峰值功率点约为2W。
通过对伏安特性曲线的分析，可以得出以下结论：1. 太阳能电池板的输出功率与其电压和电流的乘积有关，即P = V * I。
为了获得最大的输出功率，需要在峰值功率点（Vm，Im）工作。
2. 开路电压和短路电流是太阳能电池板的基本特性参数，可以用来评估其性能。
3. 太阳能电池板的伏安特性曲线可以用来描述其输出功率随电压和电流变化的关系，为优化太阳能电池的设计和使用提供了依据。
四、结论本实验通过测量太阳能电池板的伏安特性曲线，研究了其基本特性和工作原理。
实验结果显示，太阳能电池板的开路电压约为0.6V，短路电流约为3A，峰值功率点约为2W。
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。
太阳能电池伏安特性研究
50 12.7 0.62 7.87 4
160 12.1 1.93 23.3 53
900 2.9 2.54 7.36 6
60 12.6 0.75 9.45 0
170 11.9 2.01 23.9 19
1000 2.6 2.55 6.63 0
70 12.6 0.88 11.0 55
180 11.6 2.07 24.0 12
130 12.3 1.59 19.5 57
600 4.2 2.51 10.5 42
30 12.7 0.37 4.69 9
140 12.3 1.71 21.0 33
700 3.7 2.53 9.36 1
40 12.7 0.50 6.35 0
150 12.3 1.83 22.5 09
800 3.2 2.54 8.12 8
ZKY-SAC-I-S3 ZKY-SAC-I-S4 ZKY-SAC-I-S5
请认真填写
实验原理（注意：原理图、测试公式） 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
Pin
实验内容及步骤 光电池伏安特性测试 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 30cm. A、画出测量路线图。 B、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（U 为横轴，I 为纵轴）。P 对 R 的曲线图（R 为横轴，P 为 纵轴） ，并以此确定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。 C、开路电压 和短路电流 。 D、求最大输出功率及最大输出功率时的负载电阻。 E、计算填充因子 光电池的短路电流：负载电阻为 0 欧姆的电流近似短路电流。 开路电压：电阻较大时的电压。 填充因子：FF 为太阳能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。 F、太阳电池的转换效率。
太阳能电池伏安特性研究实验报告
太阳能电池伏安特性研究实验报告太阳能电池伏安特性研究实验报告引言：太阳能电池作为一种可再生能源的重要组成部分，其伏安特性的研究对于提高太阳能电池的效率和稳定性具有重要意义。
本实验旨在通过对太阳能电池的伏安特性进行研究，探索太阳能电池的工作原理和性能特点。
实验方法：1. 实验器材准备：本实验使用的太阳能电池为多晶硅太阳能电池，实验器材包括电流表、电压表、可变电阻器、直流电源等。
2. 实验步骤：（1）将太阳能电池与电流表、电压表、可变电阻器和直流电源连接，组成电路。
（2）通过调节可变电阻器的电阻值，改变电路中的电阻大小，记录不同电阻下的电流和电压值。
（3）根据记录的电流和电压值，绘制太阳能电池的伏安特性曲线。
实验结果与分析：通过实验记录的数据，我们绘制了太阳能电池的伏安特性曲线。
在伏安特性曲线中，横轴表示电压，纵轴表示电流。
曲线的特点如下：1. 开路电压（Voc）：伏安特性曲线的横轴上的点表示太阳能电池的开路电压，即在没有负载电阻的情况下，太阳能电池的输出电压。
通过实验测量，我们得到了太阳能电池的开路电压为XV。
2. 短路电流（Isc）：伏安特性曲线的纵轴上的点表示太阳能电池的短路电流，即在短路状态下，太阳能电池的输出电流。
通过实验测量，我们得到了太阳能电池的短路电流为XI。
3. 最大功率点（Pmax）：伏安特性曲线上的最高点表示太阳能电池的最大功率点，即太阳能电池在最佳工作状态下的输出功率。
通过实验测量，我们得到了太阳能电池的最大功率为XP。
通过分析伏安特性曲线，我们可以得出以下结论：1. 太阳能电池的输出电流随着负载电阻的增加而逐渐减小，而输出电压则随之增加。
这是因为负载电阻的增加导致电流通过的路径变长，从而增加了电阻，降低了电流。
2. 在太阳能电池的伏安特性曲线中，最大功率点位于曲线的拐点处。
在最大功率点处，太阳能电池的输出功率最大，这也是太阳能电池的最佳工作状态。
3. 太阳能电池的伏安特性曲线受到光照强度和温度等因素的影响。
太阳能电池实验指导书
太阳能电池原理与工艺实验指导衡水学院物理系实验一太阳能电池暗伏安特性测试实验目的：1、了解和掌握太阳能电池板工作原理2、测试太阳能电池板暗伏安特性实验原理：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。
太阳能电池的基本机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，通过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联。
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，结构及组成组件的串并连关系。
实验步骤：1、在实验台上按照下图连接好实验导线。
2、用遮光板完全遮挡住太阳能电池板的表面，将电阻箱的阻值调节到50Ω。
3、将“可调稳压电源”的电压调至0V，然后逐渐增大输出电压，每隔0.5V记录一次电流值于下表中。
4、将“可调稳压电源”的电压调至0V，对调“可调稳压电源”输出接口的红黑线。
即给太阳能电池板加反向电压，逐渐增大反向输出电压，每隔0.5V记电压（V）-5 -3.5 -3 -2.5 -2 -1 0 1 2 2.5 3 3.5 5 8 电流（ A）5、根据表格电压电流值画出太阳能电池的暗伏安特性曲线图。
课后思考：根据所做I-V曲线说明太阳能电池的暗伏安特性遵循什么规律实验二太阳能电池I-V、P-V特性测试实验目的：1、测量太阳能电池开路电压、短路电流2、掌握太阳能电池输出电流、电压与负载之间的关系3、掌握太阳能电池输出功率与电压之间的关系4、根据测量结果计算填充因子FF实验原理：测量太阳能电池输出特性中电流和电压关系。
当负载为0时太阳能电池处于I表示。
当负载为 时太阳能电池短路状态,此时所输出的电流为短路电流，用SCV表示。
处于开路状态,此时所输出的电压为开路电流，用OC太阳能电池是一个限功率的电源。
根据光照情况的不同，其输出功率是变化的。
太阳能电池在带载时，如果电流增大,电压是下降的,在不同的光照条件下，通过调整负载电流，测试电压输出特性。
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。
不同光谱范围下太阳能电池的伏安特性
三、太阳能电池在不同光谱范围条件下的伏安特性
1.实验目的
通过实验，了解并掌握太阳能光谱对太阳能电池的影响。
2.实验设备
光伏太阳能电池特性实验箱。
3.实验原理及内容
负载伏安特性测试
按照图所示设计测量电路图，并连接电路。
连接图如下：如图一所示，选取组件1端口101连接电流表的正极105，电流表负极106和电阻箱上红色接线柱连接，电阻箱负极的黑色接线柱和组件1端口102接，电压表正极107和组件1子101接，电压表负极108和组件1子104连接，这样即连接完成。
光源的发光方向对着太阳能电池组件，依次打开红色光源、绿色光源和紫色光源，光源发光亮度稳定后开始测量。
测试完当前光源后，移动组件到达下一个光源再次进行测量。
红光对应光谱波长为640-780 nm，绿光对应光谱波长为505-525 nm，紫光对应光谱波长380-470 nm.
将太阳能光伏组件，电压表，电流表，负载电阻按照连接成回路，改变电阻阻值，用万用表分别测量的电阻阻值，使阻值由小到大变化。
测量流经电阻的电流I和电阻上的电压V，即可得到该光伏组件的伏安特性曲线。
测量过程中辐射光源与光伏组件的距离要保持不变，辐照面积与角度不变化，以保证整个测量过程是在相同条件下进行的。
记录伏安特性曲线并绘制当前太阳能电池板的功率曲线，找出当前太阳能电池板的最大输出功率。
4.结论：
不同光谱下太阳能电池板的功率不相同，相同条件下，绿光的功率最大，同一色光的功率随着外电阻的增大先增大后减小。
PN结太阳能电池光生伏特效应光谱特性及太阳能电池综合参数测试
研究生《电子技术综合实验》课程报告题目：PN 结太阳能电池光生伏特效应光谱特性及太阳能电池综合参数测试学号姓名专业指导教师院（系、所）年月日一、实验内容：测量电池光生伏特效应的光谱特性并分析影响光伏效应的种种因素。
测试AM1.5、稍小光强下的自制电池的I-V特性以及暗特性；完成实验并计算6个重要参数；并分析讨论实验现象。
二、实验仪器：分光光度计7520型、恒温样品台、I-V测试仪、函数记录仪三、太阳能电池材料及结构：1.太阳能电池材料种类太阳电池的材料种类繁多，可以有非晶硅、多晶硅、CdTe、CuInxGa（1-x）Se2等半导体的、或三五族、二六族的元素链结的材料等。
第一代太阳能电池发展最长久，技术也最成熟。
种类可分为单晶硅（Monocrystalline Silicon）、多晶硅（Polycrystalline Silicon）、非晶硅（Amorphous Silicon）。
以应用来说是以前两者单晶硅与多晶硅为大宗，也因应不同设计的需求需要用到不同材料（例：对光波长的吸收、成本、面积......等等）。
第二代薄膜太阳能电池以薄膜制程来制造电池，种类可分为碲化镉（Cadmium Telluride CdTe）、铜铟硒化物（Copper Indium Selenide CIS）、铜铟镓硒化物（Copper Indium Gallium Selenide CIGS）、砷化镓。
第三代电池与前代电池最大的不同是制程中导入有机物和纳米科技。
种类有光化学太阳能电池、染料光敏化太阳能电池、高分子太阳能电池、纳米结晶太阳能电池。
第四代则针对电池吸收光的薄膜做出多层结构。
某种电池制造技术，并非仅能制造一种类型的电池，例如在多晶硅制程，既可制造出硅晶版类型，也可以制造薄膜类型。
2.太阳能电池的基本结构光生伏特效应简称光伏效应，它是半导体PN结的基本光学性质之一。
光伏效应不仅存在于PN结中，而且还存在于所有含有内建电势的两种固体材料的界面中。
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。
太阳能电池的特性测量
太阳能电池特性测量实验报告学院能源与环境工程学院班级学号姓名林晓晨一、实验目的与实验仪器实验目的：（1）了解太阳能电池的光伏效应原理，了解单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池的差别；（2）研究在无光照情况下太阳能电池的伏安特性（即暗伏安特性）；（3）研究在光照情况下太阳能电池的输出特性。
实验仪器：ZKY-SAC-I 太阳能电池特性实验仪、可变负载、光源、导轨、遮光罩、光强探头、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。
二、实验原理（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）1.太阳能电池光生伏特效应的原理光生伏特效应是指半导体材料由于受到光照而产生电动势的现象，简称光伏效应。
太阳能电池就是利用这种半导体P-N 结受到光照时的光伏效应进行发电的。
需要注意的是，太阳能电池产生光生伏特效应用于发电需要满足两个条件：（1）材料对光具有本征吸收（可以产生内光电效应）；（2）在太阳能电池内部可以形成内建电场，能够迅速分离光生载流子，且能够阻止光生载流子的复合。
2.太阳能电池的特性当无光照射在太阳能电池时，可以将太阳能电池等效为一个二极管；有光照射在太阳能电池时，则可以将其等效为一个受控电流源，其等效电路如图5.17-2 所示。
图中，I L为光照射到电池吸收层中产生的光生电流，当光照相对比较恒定的时候，光生电流不会随着工作状态改变，可以看做恒流源。
理想的太阳能电池正向电流IF与其压降UF之间满足以下关系式：三、实验步骤（要求与提示：限400字以内）1.太阳能电池的暗伏安特性测量将电压源调到0V，然后逐渐增大输出电压，每间隔0.3V 记一次电流值，并将数据记录到表中。
将电压输入调到0V，并将“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，每间隔1V 记录一次电流值，并将数据记录到表中。
绘制三种太阳能电池的伏安特性曲线。
2.开路电压、短路电流与光强关系测量打开光源开关，并预热 5 分钟。
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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。