太阳能电池特性研究_实验报告参考

实 验 报 告

课程名称 大学物理实验 实验项目 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 成 绩 日 期 200 年 月 日

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(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。

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W 40）、光功率计（带V 3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，1e U

>>β，其正向偏压与通过电流的关系式近

似为：

U o e I I β•=，0I 、β是常数。

两边取对数得

0I ln U I ln +β=

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。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。

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U ~I 特性，用实验测得的正向偏压时U ~I 关系数据，画出U ~I 曲线并求得常数β和0I 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cm 20。 （1）画出测量实验线路图。

（2）测量太阳能电池在不同负载电阻下，I 对U 变化关系，画出U ~I 曲线图。 （3）用外推法求短路电流SC I 和开路电压OC U 。

（4）求太阳能电池的最大输出功率及最大输出功率时负载电阻。 （5）计算填充因子)]U I /(P FF [OC SC m •=。

五、实验数据和数据处理

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U ~I 特性。

表1 全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性数据记录

)k (R Ω

)V (U 1

)m V (U 2

)A (I μ

I ln

=β 1-V ，=0I mA ，相关系数9996.0r =，电流与电压的指数关系得到验证。

RΩ

(

RΩ) (

)

用外推法求得短路电流SC I = ，开路电压OC U = 。

太阳能电池的最大输出功率=m P ，最大输出功率时负载电阻=L R 。

实验报告内容：一实验目的二实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号）三实验原理（原理文字叙述和公式、原理图）四.实验步骤五、实验数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）八.思考题

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