太阳能电池伏安特性研究

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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。

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E g，则在 p区,n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对。

太阳电池可用pn结二极管D、恒流源I ph、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R sh组成的电路来表示,如下图所示，该电路为太阳电池的等效电路。

R s
I ph
D
R sh
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附件：（实验曲线请附在本页）。

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。

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。

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曲线的测定（终搞）太阳能电池伏安特性曲线是太阳能电池的重要参数之一，它能够直观地显示太阳能电池在不同电流下的电压表现。

因此，太阳能电池的伏安特性曲线的测定成为了太阳能电池研究、生产和应用的基础工作之一。

本文通过实验测定太阳能电池伏安特性曲线的方法和步骤，以及实验结果和分析。

实验仪器和材料· 太阳能电池：有名牌太阳能电池，光电转换效率较高。

· 电路连接板：多种型号可选，大多数型号带有直流电阻计。

· 直流稳压电源：能够提供不同电压的直流电源，电压变化不超过±1V。

· 直流电流表：能够读取电路中不同电流的电流表，量程为0~5A。

· 太阳能模拟器：能够模拟不同的太阳辐射强度，精度为±10%。

实验步骤和方法1. 准备工作将太阳能电池、电路连接板和绝缘导线等材料全部准备好。

插入直流电压表和直流电流表，确保电表连接线与电路连接板芯片排针正确对应。

2. 基本测量将太阳能电池和直流电阻计依次连接至电路连接板的芯片排针，确保连接无误。

调节直流稳压电源的电压，测量太阳能电池在不同电流下的电压值。

记录电流和电压的数据，以便后续绘制太阳能电池伏安特性曲线。

3. 强光测量将太阳能模拟器调至最大电流，使太阳能电池在强光下工作。

实验结果和分析通过实验测定太阳能电池伏安特性曲线，可以得到太阳能电池在不同电流下的电压值，并根据这些数据绘制出太阳能电池伏安特性曲线。

实验结果显示，太阳能电池伏安特性曲线呈现出一定的规律性。

当太阳能电池的电流增加时，它的电压呈现出下降的趋势，这是因为太阳能电池在工作时会产生内阻，从而使电流和电压的数值发生变化。

在实验过程中，我们还测量了太阳能电池在强光下的伏安特性曲线。

实验结果表明，太阳能电池在强光下的电压值明显高于普通条件下的电压值，这是因为太阳能电池在强光下能够产生更多的电流和电能。

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。

第 33 卷 第 5 期2020年10月Vol.33 No.5Oct.2020大学物理实验PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE文章编号：1007-2934 (2020 )05-0071 -03单晶硅太阳能电池伏安特性研究安盼龙赵瑞娟睢 坚2(1.陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714000；2•中北大学理学院，山西太原030051)摘 要：针对太阳能电池教学过程中存在原理不清、参数不明等问题,从光电转化原理出发，对单 晶硅电池的暗伏安特性、填充因子、光电转化效率进行系统分析。

通过作图及计算标定了单晶硅太阳能电池相关参数。

为太阳能实验的教学提供相应理论和实验指导。

关键词：单晶硅;太阳能电池;伏安特性中图分类号：O433；TP 212.1文献标志码：A DOI ： 10.14139/22-1228.2020.05.016太阳是自然界用之不竭的巨大能源，太阳能作为新型能源的重要的组成部分，具有寿命长、效率高、性能可靠、成本低、无污染的优点,已经成为当代研究的重要课题。

太阳与地球的平均距离约为1.5亿公里。

在大气圈以外，太阳辐射的功率密度为1.353 kW/m 2。

在正午海平面垂直入射 时，太阳辐射的功率密度约为1.0 kW/m 2,通常被作为测试太阳电池性能的标准光辐射强度。

可以看出，太阳光辐射的能量非常巨大,每年到达地球的辐射能相当于4.9X104亿吨标准煤的燃烧能。

未来太阳能发电成本上可与传统电源相竞争，更具光明前景［1，2］。

半导体太阳能电池是直接把太阳能转化为电 能的器件。

根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅、化合物、聚合物、有机太阳能电池等。

其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的且在应用中 居主导地位。

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 24.7%,规模生产时的效率可达到15%［3,4］。

1实验原理太阳能电池利用半导体两块掺杂不同材料形 成的P-N 结受光照射时形成的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构为一个大面积平面P-N 结,图1为P-N 结示意图。

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。

E I I圏&全暗吋太阳能电池在外加偏压吋的伏安特性测量电路之二四、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I ~ U特性，用实验测得的正向偏压时I ~ U关系数据，画出I ~ U曲线并求得常数1和I。

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20cm。

(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，|对U变化关系，画出I ~ U曲线图。

(3)用外推法求短路电流| sc和开路电压U oc。

(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［FF =P m/(l sc ・U°c)］。

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I ~ U特性。

表1图-(b)全暗情况下太阳能电池外加偏压时的伏安特性半对数曲线二V ,丨0二mA，相关系数0.9996，电流与电压的指数关系得到验证。

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。

图9恒定光强无偏压时太阳能电池输出功率与负载电阻关系曲线太阳能电池的最大输出功率P m 二 ，最大输出功率时负载电阻 R L二1. 2I (inA)3在恒定光照下太阳能电池不加偏压时的伏安特性曲线填充因子[FF 二P m/(l sc ・U°c)]= = 。

六.实验结果- V ' , I o = mA,短路电流l sc= ,开路电压U OC=。

填充因子[FF =P m/(l sc ・U°c)]=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）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.源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）八.思考题三.实验原理（原理文字叙述分析讨论（实验结果的误差来欢迎您的下载，资料仅供参考!致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求。

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。

太阳能光伏发电应用技术实验项目：太阳能电池伏安特性曲线专业年级： 2014级电子科学与技术学生姓名：学号： ********* 指导老师：成绩：福建农林大学金山学院信息与机电工程系2017年 6月 18日一、实验目的 (1)二、实验要求 (1)三、实验仪器设备 (1)四、实验原理 (1)1、太阳能电池工作原理 (2)2、太阳能电池等效电路图 (2)3、伏安特性曲线 (2)五、实验内容与步骤 (4)1、实验内容 (4)2、实验步骤 (4)最大输出功率与入射角的关系测试 (7)六、实验分析与实验总结 (10)一、实验目的1、了解并掌握光伏发电系统的原理2、了解并掌握光伏发电系统的组成，学习太阳能发电系统的装配3、了解并掌握太阳能电池的工作原理及其应用二、实验要求1、熟悉光伏发电系统的功能。

2、测量太阳能电池板的不同距离下开路电压、短路电流、并算出填充因子及绘出功率曲线三、实验仪器设备1、太阳能电池板2、光源3、可调电阻4、2台万用表四、实验原理太阳能电池结构图1、太阳能电池工作原理光照下，P-N结将产生光生伏特效应。

当入射光能量大于导体材料的禁带宽度时，光子在表面一定深度的范围内被吸收，并在结区及其附近的空间激发电子空穴对。

此时，空间电荷区内的光生电子和空穴分离，P-N结附近扩散长度范围内的光生载流子扩散到空间电荷区。

P区的电子在电场作用下漂移到N区，N区的空穴漂移到P区，产生光生电流。

光生载流子的漂移并堆积形成与结电场方向相反的电场及正向结电流。

当光生电流和正向结电流相等时，P-N结建立稳定的电势差，即光生电压。

2、太阳能电池等效电路图为了进一步分析太阳能电池的特点，可以使用一个等效电路来表现太阳能电池的工作情况，等效电路图如图所示。

电路由一个理想恒流源IL，一个串联电阻Rs，一个并联电阻Rsn，以及理想因子分别为1和2的两个二极管D1和D2组成。

太阳能电池等效电路图3、伏安特性曲线根据伏安特性曲线的数据，可以计算出太阳能电池性能的重要参数，包括开路电压、短路电流、最大输出功率、最佳输出电压、最佳输出电流、填充因子、太阳能电池光电转换效率，串联电阻以及并联电阻。

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。