太阳能电池的基本特性研究

太阳能电池特性测试实验报告－资料类关键信息项：1、实验目的2、实验设备与材料3、实验原理4、实验步骤5、数据记录与处理6、实验结果与分析7、误差分析8、结论与展望1、实验目的11 了解太阳能电池的工作原理和基本特性。

111 掌握太阳能电池的输出特性和效率的测量方法。

112 研究光照强度、负载电阻等因素对太阳能电池性能的影响。

2、实验设备与材料21 太阳能电池板211 光源模拟器212 数字万用表213 可变电阻箱214 数据采集卡及计算机3、实验原理31 太阳能电池的工作原理基于光伏效应，当光照射到半导体材料上时，光子能量被吸收，产生电子空穴对。

在内建电场的作用下，电子和空穴分别向两端移动，形成光生电动势。

311 太阳能电池的输出特性包括短路电流（Isc）、开路电压（Voc）、最大输出功率（Pm）等。

312 太阳能电池的效率（η）定义为输出电功率与入射光功率之比。

4、实验步骤41 连接实验设备，将太阳能电池板与光源模拟器、数字万用表、可变电阻箱等连接好。

411 调节光源模拟器的光照强度，设置不同的光照条件。

412 改变可变电阻箱的电阻值，测量太阳能电池在不同负载电阻下的输出电压（V）和输出电流（I）。

413 记录数据，包括光照强度、负载电阻、输出电压和输出电流等。

5、数据记录与处理51 将测量得到的数据整理成表格形式，包括光照强度、负载电阻、输出电压、输出电流等。

511 计算太阳能电池的短路电流（Isc）、开路电压（Voc）和最大输出功率（Pm）。

512 根据公式计算太阳能电池的效率（η）。

6、实验结果与分析61 绘制太阳能电池的输出特性曲线，包括输出电压输出电流曲线（VI 曲线）和输出功率输出电压曲线（PV 曲线）。

611 分析光照强度对太阳能电池输出特性的影响，随着光照强度的增加，短路电流和开路电压均增大。

612 研究负载电阻对太阳能电池输出功率的影响，存在一个最佳负载电阻，使得输出功率达到最大值。

本科生实验论文太阳能电池特性研究论文郭海生专业：物理学年级：大二学号：1408405070指导老师：吴茂成完成日期：2015年12月15日摘要：本文对硅太阳能电池中的单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池的暗伏安特性、开路电压与短路电流随光强变化、输出特性作了初步的分析和研究.关键词：太阳能电池特性、单晶、多晶、非晶、暗伏安特性、开路电压与短路电流随光强变化、输出特性、填充因子、转换效率引言：太阳能是人类最早认识并加以利用的能源之一。

20世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。

太阳能资源具有数量巨大、时间长久、普照大地、清洁安全的优点，具有很大的开发潜能。

同时太阳能有分散性、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使用，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，了解各自的优缺点，为太阳能电池发展搞清方向。

正文太阳能电池是一种能进行能量转化的光电元件，也称光伏电池或光电池。

美国的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，造价又过于昂贵，因此没有多少商业价值。

后来由于航天科技的逐步发展，太阳能电池所起的作用变得越来越重要，在太空飞行器中太阳能电池成为必不可少的重要元件，这也促进了太阳能电池的开发研究。

由于许多新技术的采用，太阳能电池的效率有了很大提高，新南威尔士大学的科研人员MartinA.Green领导的研究小组，已经使单晶硅太阳电池转换效率高达24.7％。

太阳能电池依据不同的标准，可以有不同的分类方法，根据太阳能电池技术的成熟程度来划分，可以分成以下几个阶段：第1代太阳能电池，主要是晶体硅太阳能电池；第2代太阳能电池，主要是各种薄膜太阳能电池；第3代太阳能电池，主要是各种新概念太阳能电池。

根据太阳能电池使用的基本材料来划分，可以分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池、有机薄膜太阳能电池和燃料敏化太阳能电池等几种。

太阳能电池特性研究实验报告太阳能电池特性研究实验报告引言：太阳能作为一种清洁、可再生的能源，近年来备受关注。

太阳能电池作为太阳能利用的核心技术之一，其特性研究对于提高太阳能利用效率具有重要意义。

本实验旨在探究太阳能电池的特性及其对环境因素的响应。

一、实验目的本实验旨在研究太阳能电池的特性，包括开路电压、短路电流、填充因子和转换效率，并探究环境因素对太阳能电池特性的影响。

二、实验原理太阳能电池是利用光生电压效应将太阳能转化为电能的装置。

在太阳能电池中，光线照射到半导体材料上，激发出电子-空穴对，形成光生电流。

通过将正负极连接外部电路，可以将光生电流转化为电能。

三、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备，包括太阳能电池、光源、电压表、电流表和电阻箱等。

2. 将太阳能电池置于光源下方，调整光源的强度，使得太阳能电池表面接收到均匀的光照。

3. 使用电压表和电流表分别测量太阳能电池的开路电压和短路电流。

4. 调整电阻箱的阻值，改变电路中的负载，记录太阳能电池的输出电压和输出电流。

5. 根据实验数据计算太阳能电池的填充因子和转换效率。

通过实验测量，得到了太阳能电池在不同光照强度下的开路电压和短路电流。

随着光照强度的增加，太阳能电池的开路电压呈现出先增大后减小的趋势，而短路电流则随光照强度的增加而增加。

这是因为在光照较弱时，太阳能电池中的载流子复合速率较慢，导致开路电压较低。

随着光照强度的增加，载流子的生成速率增加，导致短路电流增加。

然而，当光照强度过高时，太阳能电池中的电子-空穴对的生成速率达到饱和，载流子复合速率也增加，导致开路电压下降。

填充因子是太阳能电池特性的重要参数之一，它反映了太阳能电池的电流输出能力。

通过实验测量的数据，可以计算出太阳能电池的填充因子。

填充因子的大小受到太阳能电池的内部电阻和光照强度的影响。

当太阳能电池的内部电阻较小时，填充因子较大；而当光照强度较小时，填充因子较小。

转换效率是衡量太阳能电池性能的指标之一，它反映了太阳能电池将太阳能转化为电能的能力。

太阳能电池基本特性研究实验报告一、引言。

太阳能电池是一种能够将太阳光直接转化为电能的装置，是目前可再生能源中应用最为广泛的一种。

太阳能电池的基本工作原理是利用光伏效应将太阳光能转化为电能。

本实验旨在研究太阳能电池的基本特性，为进一步了解太阳能电池的工作原理和性能提供实验数据和分析。

二、实验目的。

1. 研究太阳能电池的工作原理；2. 测量太阳能电池的输出电压和电流随光照强度的变化规律；3. 分析太阳能电池的最大功率点及其影响因素。

三、实验原理。

太阳能电池是由多个光伏电池组成的，光伏电池是一种能够将太阳能直接转化为电能的半导体器件。

当太阳光照射到光伏电池上时，光子能量被半导体材料吸收，激发出电子-空穴对，从而产生电流。

太阳能电池的输出特性与光照强度、温度等因素密切相关。

四、实验内容与步骤。

1. 实验仪器，太阳能电池、光照度测量仪、电压表、电流表、直流电源等；2. 实验步骤：a. 将太阳能电池放置在光照度测量仪下，并连接电压表和电流表；b. 调节直流电源输出电压，记录不同光照强度下太阳能电池的输出电压和电流值；c. 分析数据，绘制太阳能电池输出特性曲线。

五、实验数据与分析。

通过实验测量和数据处理，得到了太阳能电池在不同光照强度下的输出电压和电流值，绘制了太阳能电池的输出特性曲线。

实验结果表明，太阳能电池的输出电压和电流随光照强度的增加而增加，但在一定光照强度范围内，太阳能电池的输出功率并不是随着光照强度的增加而线性增加，而是存在一个最大功率点。

六、实验结论。

1. 太阳能电池的输出电压和电流随光照强度的增加而增加；2. 太阳能电池存在最大功率点，该点受光照强度和温度等因素影响；3. 实验结果验证了太阳能电池的基本特性。

七、实验总结。

通过本次实验，我们对太阳能电池的基本特性有了更深入的了解，掌握了太阳能电池的输出特性曲线绘制方法，为今后的太阳能电池研究和应用奠定了基础。

八、参考文献。

1. 高等学校太阳能电池实验教学研究组. 太阳能电池实验教学研究[M]. 北京: 清华大学出版社, 2010.2. 刘志远. 太阳能电池原理与应用[M]. 北京: 机械工业出版社, 2008.以上就是本次太阳能电池基本特性研究实验的全部内容，谢谢阅读！。

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中文word 文档库免费提供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学习和社会经济等word 文档太阳能电池基本特性测定实验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。

【实验目的】1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线2. 测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 、最大输出功率max P 及填充因子FF3. 测量太阳能电池的短路电流SC I 、开路电压OC U 与相对光强0J J 的关系，求出它们的近似函数关系。

【实验仪器】光具座、滑块、白炽灯、太阳能电池、光功率计、遮光罩、电压表、电流表、电阻箱【实验原理】太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子的能量转化为电能。

在没有光照时, 可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压U 与通过的电流I 的关系为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=10nKT qU e I I (1) 其中0I 是二极管的反向饱和电流,n 是理想二极管参数,理论值为1。

K 是玻尔兹曼常量,q 为电子的电荷量,T 为热力学温度。

（可令nKTq=β）由半导体理论知,二极管主要是由如图所示的能隙为V C E E -的半导体所构成。

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，光子被半导体所吸收，并产生电子-空穴对。

太阳能电池基本特性测定实验目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。

太阳能是一种新能源，一是利利用太阳能发电目前有两种方法，前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。

太阳能的利用和太阳能电池的特性研究二是太阳能电池。

用热能产生蒸气驱动发电机发电，为此，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。

是21 世纪的热门课题，介绍太阳能电池的电学性质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，联系科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，和光学性质，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。

】实验目的【无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线1.IPU FF、开路电压及填充因子、最大输出功率2. 测量太阳能电池的短路电流SCaxmOC IJJU的关系，求出它与相对光强3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压SC0OC们的近似函数关系。

【实验仪器】光具座、滑块、白炽灯、太阳能电池、光功率计、遮光罩、电压表、电流表、电阻箱】【实验原理, 在没有光照时太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子的能量转化为电能。

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是二极管的反向饱和电流,是玻尔兹曼常量是理想二极管参数,理论值为其中0q T为热力学温度。

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CVC E当入射光子能量大于能隙时，光子被半导体所吸为半导体价电带。

为半导体导电带，V空穴对受到二极管内电场的影响而产生光生电动势，这一电子-收，并产生电子-空穴对。

现象称为光伏效应。

光电流示意图IPU, 和外太阳能电池的基本技术参数除短路电流和开路电压还有最大输出功率SCaxOCm P IUFFFF。

最大输出功率也就是定义为的最大值。

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。

太阳能电池基本特性研究太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的设备，具有很多的基本特性。

本文将从以下三个方面探讨太阳能电池的基本特性：工作原理、输出参数和性能指标。

一、工作原理太阳能电池的工作原理就是光生电效应。

它由两个半导体材料夹在一起，一个为p型半导体（具有正电荷），另一个为n型半导体（具有负电荷）。

当光子照射在p-n电池结上时，它会激发电子从价带跃迁到导带，这样就形成了电子空穴对。

电子和空穴由于半导体材料特殊构造而不能自由移动，但它们会在p-n电池结中发生扩散和漂移，这就形成了电流。

二、输出参数太阳能电池的输出参数包括电压、电流、功率和转换效率。

其中，电压和电流是太阳能电池最基本的输出参数，通常被称为“短路电流”和“开路电压”。

短路电流是太阳能电池在最大输出功率点上的输出电流，而开路电压则是太阳能电池在无负载时的输出电压。

功率是由电压和电流组合而成的，表示的是太阳能电池的最大输出功率。

转换效率是太阳能电池将光能转化为电能的能力，它是太阳能电池性能的最重要指标之一。

三、性能指标太阳能电池的主要性能指标包括峰值功率、开路电压、短路电流、填充因子、温度系数和寿命等。

峰值功率是太阳能电池在标准测试条件下的最大输出功率，它可以直接反映太阳能电池的性能优劣。

开路电压和短路电流也是太阳能电池的重要性能指标之一，它们决定了太阳能电池在使用过程中的电压和电流大小。

填充因子反映的是太阳能电池电流和电压之间的匹配度，它越大表示太阳能电池的性能越好。

温度系数表示太阳能电池在不同温度下的输出功率变化程度，它通常被用来判断太阳能电池是否适用于不同的工作环境。

寿命反映的是太阳能电池的使用寿命，它是影响太阳能电池性能的重要因素之一。

太阳能电池基本特性-----太阳能的发展前景引言：随着社会的发展，资源的利用越来越多，但是资源的储量却是越来越少，这就需要我们利用一些与传统资源相不同的新型能源。

太阳能是一种新型能源的代表，它将在我们今后的生活发展中起到很多的作用。

太阳能电池是将太阳能转换成电能的一中能量转换器，本论文将先对太阳能电池的一些基本特性进行研究，得到一些相应的结论，最后对太阳能在今后的发展中前景进行讨论！摘要：研究太阳能电池的基本结构和基本原理，通过具体实验，记录数据，对太阳能电池的基本特性和一些主要参数测定的分析，（参数包括：开路电压，短路电流，最佳负载电阻，填充因子等）。

太阳能在生活中的应用，未来的发展。

关键词：太阳能电池，特性、参数，能源。

署名：赵鹏正文：1，研究对象及相关术语。

研究太阳能电池的基本特性和主要参数，并对太阳能在生活中的应用及未来的发展前景的讨论！太阳能是一种辐射能，一种新的能源，要想将他转换成电能就必须借助一种能量转换器，即太阳能电池。

太阳能电池又称为光电池或光生伏特电池。

2，基本原理太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。

所谓光生伏特效应就是PN结在光照时结两端会产生光生电动势的现象。

（图）当光照在P型硅的外表面上时，如果照射光子能量大于材料的禁带宽度，则光子被吸收而在P区产生光生电子对，即光生电子和光生空穴。

由于P型硅做得很薄，故有很多光生载流子扩散到PN结中。

又因为PN结本身存在内电场，方向从N区指向P区，固而扩散的光生电子被电场加速而出穿过PN结到达N区，而光生空穴扩散到PN结中后，会被电场拉回到原来的P区。

这样，光生电子与光生空穴形成光生电场，方向与内电场相反。

太阳能电池的伏安特性：（数据，图）。

由数据及上图可得结论，在没有光照时，太阳能电池可视为一个理想的二极管！(1)对短路电流（Isc ）的测量：Isc=0.76mA在具体实验中，我们是采用直接用万用表接到光电池的两端进行测量，以此表示短路电流。

太阳能电池基本特性的测量及研究一、实验目的：（1）测定太阳能电池在光照时的输出特性，并求出短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子（2）测定太阳能电池随光照变化的特性。

二、实验仪器：光具座、太阳能电池、数字万用表两块、可变电阻(量程100Ω、1.1kΩ)、直流电源、开关、电路板、导线三、实验原理：原理太阳能电池的主要结构为PN结.理想PN结的电流和电压关系由下式[2]给出Id=I0[expUenkT-1] (1)式中,I0是无光照时的反向饱和电流, U是结上的电压,e是电子电荷,k是玻尔兹曼常量,T表示热力学温度.当光照射在太阳能电池表面的PN结上时,只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度,则光子将被太阳能电池吸收而产生电子-空穴对.以恒定速率产生的电子-空穴对提供了通过结的电流.太阳能电池输出的净电流I是光生电流IPh和两极管电流Id之差,净电流I由下式给出I=IPh-Id=IPh-I0[expUenkT-1] (2)当太阳能电池的输出端短路时,即U=0,由(2)式可得到短路电流ISC=IPh;当太阳能电池的输出端开路时,即I=0,可推得开路电压UOC.正常运行时,IPh比I0高几个数量级,因此(2)式中的1可以忽略.当太阳能电池接上负载电阻后,太阳能电池的输出电压和电流随着负载电阻的变化而变化,当负载电阻R=Rm时,太阳能电池的输出功率为最大,即最大功率,对应电压Um和电流Im,可知Pm=ImUm(3)填充因子是表征太阳能电池质量好坏的一个指标,将最大功率Pm和UOC与ISC之积的比值定义为填充因子FF,即FF=PmUOCISC(4)能量大于半导体材料的禁带宽度的光子可以使太阳能电池产生光电流,光电流的大小为IPh∝∫λ0λcN(λ)dλ(5)式中,N(λ)是光子数随波长分布的函数,λc 是滤色片的截止波长,λ0是能产生光电流的最大波长.当N(λ)为一常量时,有IPh ∝λ0-λc(6) 阳能电池的半导体材当在太阳能电池光照部分前安放不同截止波长的滤色片,则它产生的光电流和截止波长存在一定关系,由此可得太料的禁带宽度.四、实验内容：1、在无光照条件下测量太阳能电池正向偏压时的I U -特性（1）用盖板盖住太阳能电池，使太阳能电池在无光照条件下工作。

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。

太阳能电池的基本特性1、太阳能电池的基本特性太阳能电池的基本特性有太阳能电池的极性、太阳电池的性能参数、太阳能电池的伏安特性三个基本特性。

具体解释如下1、太阳能电池的极性硅太阳能电池的一般制成P+/N型结构或N+/P型结构，P+和N+，表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型；N和P,表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。

太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。

2、太阳电池的性能参数太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。

这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。

3 太阳能电池的伏安特性P-N结太阳能电池包含一个形成于表面的浅P-N结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。

当电池暴露于太阳光谱时，能量小于禁带宽度Eg的光子对电池输出并无贡献。

能量大于禁带宽度Eg的光子才会对电池输出贡献能量Eg,大于Eg的能量则会以热的形式消耗掉。

因此,在太阳能电池的设计和制造过程中, 必须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。

2、有关太阳电池的性能参数1、开路电压开路电压UOC即将太阳能电池置于100 mW/cm勺光源照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。

2、短路电流短路电流ISC:就是将太阳能电池置于标准光源的照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流。

3、最大输出功率太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。

如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号Pm表示。

此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流，分别用符号Um和Im 表示。

4、填充因子FF太阳能电池的另一个重要参数是填充因子FF,他是最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比。

FF是衡量太阳能电池输出特性的重要指标，是代表太阳能电池在带最佳负载时，能输出的最大功率的特性，其值越大表示太阳能电池的输出功率越大。

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。

太阳能电池基本特性研究实验报告一、实验目的本实验旨在研究太阳能电池的基本特性，包括太阳能电池的输出电流和电压随太阳辐射强度的变化规律、电池的光谱响应特性以及太阳能电池的能量转换效率等。

二、实验原理太阳能电池是一种半导体器件，主要由一个p型半导体和一个n型半导体构成，在两种材料的交界面上形成一个PN结。

当太阳辐射射到 PN 结上时，电子受到能量激发而从 P 区向 N 区运动，从而产生电势差，这就是太阳能电池的基本工作原理。

太阳能电池的输出电流和电压随太阳辐射强度的变化规律可以用伏安特性曲线来表示。

光谱响应特性可以通过将太阳能电池暴露在具有不同波长的单色光下，测量电池对不同波长光的响应来研究。

太阳能电池的能量转换效率可以用输出电力与进入电力之比来表示。

三、实验器材太阳能电池、恒流源、数字万用表、单色光源、光谱仪等。

四、实验步骤1. 使用数字万用表测量太阳能电池的开路电压和短路电流，并记录数据。

2. 将太阳能电池暴露在不同太阳辐射强度下，测量太阳能电池的输出电流和电压，并记录数据。

3. 将太阳能电池暴露在不同波长的单色光下，测量太阳能电池的输出电流和电压，并记录数据。

4. 使用光谱仪测量太阳能电池在不同波长光下的光谱响应，并记录数据。

5. 根据实验数据计算太阳能电池的能量转换效率，并进行比较分析。

五、实验结果与分析1. 输出电流和电压随太阳辐射强度的变化规律随着太阳辐射强度的增大，太阳能电池的输出电流和电压都会增加，但其增长趋势是不同的。

当太阳辐射强度较小时，输出电流的增长更加明显，而当太阳辐射强度较大时，输出电压的增长更加明显。

2. 光谱响应特性太阳能电池对不同波长的光的响应是不同的，其响应度最大的波长在可见光区域的绿黄色光波段。

随着波长的偏离，响应度逐渐降低。

3. 能量转换效率通过计算得到太阳能电池的能量转换效率为 XX%，与实验数据比较分析得知，太阳能电池的能量转换效率受到多种因素的影响，例如光谱匹配、电路匹配、光伏电池的材料参数等。

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。

太阳能电池基本特性研究实验报告太阳能电池基本特性研究实验报告引言：太阳能电池是一种利用太阳光转化为电能的装置，具有环保、可再生等优点，因此在可持续能源领域备受关注。

本实验旨在研究太阳能电池的基本特性，包括光照强度对电池输出电流的影响、温度对电池输出电压的影响以及不同材料制成的太阳能电池的比较等。

实验一：光照强度对电池输出电流的影响实验装置：太阳能电池、光源、电流计、电压计实验步骤：1. 将太阳能电池连接到电流计和电压计上，并将光源对准电池表面。

2. 开启光源，调节光照强度，记录不同光照强度下的电流值。

3. 分析数据，绘制光照强度与电流的关系曲线。

实验结果：实验结果显示，光照强度与太阳能电池输出电流呈正相关关系。

随着光照强度的增加，电流值也随之增加。

这是因为太阳能电池中的光敏材料吸收光能后，产生电子-空穴对，从而形成电流。

因此，光照强度越高，太阳能电池输出电流越大。

实验二：温度对电池输出电压的影响实验装置：太阳能电池、温度控制装置、电压计实验步骤：1. 将太阳能电池连接到电压计上，并通过温度控制装置调节电池的温度。

2. 记录不同温度下的电压值。

3. 分析数据，绘制温度与电压的关系曲线。

实验结果：实验结果显示，温度对太阳能电池输出电压有一定的影响。

随着温度的升高，电压值呈现下降的趋势。

这是因为太阳能电池中的光敏材料在高温下容易发生退化，从而导致电池的电压下降。

因此，在实际应用中，需要注意控制太阳能电池的工作温度，以保证其正常工作和输出电压的稳定。

实验三：不同材料制成的太阳能电池的比较实验装置：不同材料制成的太阳能电池、光源、电流计、电压计实验步骤：1. 将不同材料制成的太阳能电池连接到电流计和电压计上，并将光源对准电池表面。

2. 开启光源，记录不同太阳能电池的电流和电压值。

3. 分析数据，比较不同太阳能电池的性能差异。

实验结果：实验结果显示，不同材料制成的太阳能电池具有不同的性能特点。

例如，硅太阳能电池具有较高的转换效率和稳定性，是目前应用最广泛的太阳能电池；铜铟镓硒(CuInGaSe2)太阳能电池具有较高的光吸收能力和较高的光电转换效率，但成本较高。

太阳能电池基本特性研究实验数据Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】录与处理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=Ω时，P m = 故填充因子：F f =OC SC U I P max =61.158.3728.5⨯=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在图中取两点A （,）B （,）带入公式)1(-=βμe I I o j 可得方程组 =I o （μ—1） =I o （μ—1） 解方程组可得：I o = β=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。

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）B （,2）带入)1ln(1OSCOC I I U +=β可得方程组： )00.11ln(190.1OI +=β)00.21(ln 122.2O I +=β解方程组可得 I= β=所以，)0392.001ln 29.4SCOC OC SC I U U I +=（：之间的近似函数关系为和4:表四 不同角度光照下电池开路电压及短路电流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。

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 。