太阳能电池内阻测量

太阳能电池内阻测量
Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
太阳能电池内阻测量
一．实验目的
1.熟悉太阳能电池的工作原理
2.对太阳能电池在有光照情况下的内阻进行测量
二．实验原理
1.太阳能电池结构
如下图所示：
图1：硅太阳能电池结构图
以硅太阳能电池的结构为例，硅太阳能电池是以硅半导体材料制成的大面积的PN结，经过串联并联所构成的。

在N型材料上层面上制作金属栅线，作为面接触电极。

背面也制作了金属膜作为接触电极。

这样就形成了太阳能电池板。

一般来说为了减小光反射带来的反射损失，会在表面覆上一层减反膜。

2.光伏效应
用光照射到PN结上时，半导体PN结吸收光能之后，两端会产生电动势。

这种现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。

由于P-N结耗尽区内存在着较强的内静电场，因而产生在耗尽区中的电子和空穴对，在内静电场的作用下，各向相反方向运动，离开耗尽区，结果使得P区电势升高，N区电势降低，在P-N结的两端产生形成了光生电动势，这就是P-N结的光伏效应。

光电池的工作原理基于光伏效应，当光照射到太阳能电池板时，太阳能电池吸收光能，并将所吸收的光能转化为电能。

而在没有光照的情况下，可将其市视作一个二极管。

当太阳能电池短路的时候，可以测得其短路电流，开路时，可以测得它的开路电压。

根据，不同光照下，太阳能电池的输出的电压和电流大小不同，我们可以做出不同光照强度下的太阳能电池的伏安曲线，从而可以求得不同光照强度下的太阳能电池的内阻。

三．实验器材
太阳能电池板万用表不同阻值的电阻若干
四．实验内容及步骤
1.测量在室内光照下的太阳能电池的开路电压U0，以及短路电流I0。

2.在室内光照下，测量电池在不同负载的情况下的电流和电压的大小，记录实验数据，做出I-U曲线，求得内阻。

3.在强光照射下，重复上述步骤。

测得实验数据。

实验原理图如下图所示：
图2：测量的实验测量图
五．实验数据及处理
1.实验数据
A.在室内光照强度（弱光）下实验数据：
太阳能电池的开路电压为：
表一
B.在强光照射下的实验数据：
太阳能电池的开路电压：316mV
表二
2.数据处理
电池的电动势为E，外部分压为U，则有基本定理可知，E=U+I*r 其中r即为电动势的内阻。

而电动势E即是开路电压。

下图所示为在弱光下的I-U曲线。

（除去奇点后）
图3：在弱光照射下的I-U曲线
在强光照射下的I-U曲线如下：
图4：在强光照射下的I-U曲线
A.在室内光照下与强光照射下
不同负载下，内阻的情况。

如下表格所示：
由表格中可以看出，无论在哪种情况下，太阳能电池的内阻是随着外接负载的增大而增大的。

在弱光情况下，内阻的变化更大。

负载的大小成为内阻变化的主要因素。

而对比在强光作用下接相同负载的情况下。

在330Ω的负载之前，强光照射下的太阳能电池的内阻更大一些，随后内阻随负载增加的趋势没有在弱光下如此明显。