太阳能电池伏安特性的测量.doc

实验T 太阳能电池特性的测量 （以下是厂家提供的资料）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。

【实验仪器】FB736型太阳能电池特性实验仪光具座及滑块座、具有引出接线的盒装太阳能电池、数字万用表1只、电阻箱1只、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，实物图如图4所示。

【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。

4.13 太阳能电池特性测量太阳能的利用和太阳能电池特性的研究是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，已应用于许多民用领域：如太阳能汽车、太阳能路灯、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和光电转换效率。

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，测量短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子。

3．测量太阳能电池的光照特性：短路电流、开路电压与相对光强度之间的关系仪器用具THQTN-1型太阳能电池特性测试仪（太阳能电池板、光功率计探头、直流电压表、直流电流表、直流稳压电源、负载电阻、入射光强指示、白炽灯、导轨等）实验原理一．太阳能电池板结构 以硅太阳能电池为例，结构示意如图（4.13-1）。

硅太阳能电池是以硅半导体材料制成的大面积PN 结经串联、并联构成。

在N 型材料层面上制作金属栅线为面接触电极，这样就形成了太阳能电池板。

为了减少光电池表面的反射损失，一般在表面覆盖一层减反射膜。

二．太阳能电池的基本特性用光照射到半导体PN 结上时，半导体PN 结吸收光能后，两端产生电动势，这种现象称为光生伏特效应。

由于P-N 结耗尽区存在着较强的内建静电场，因而产生在耗尽区中的电子和空穴，在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开耗尽区，结果使P 区电势升高，N 区电势降低，P-N 结两端形成光生电动势，这就是P-N 结的光生伏特效应。

1．无光照时，太阳能电池正向U I 特性太阳能电池工作原理基于光伏效应。

当光照射到太阳能电池板时，太阳能电池能够吸太阳光电极 N P 型射膜图4.13-1 太阳能电池板结构示意图收光的能量。

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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的测量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，已应用于许多民用领域，如太阳能汽车、太阳能收音机、太阳能电站，目前太阳能作为一种清洁、绿色的再生能源有着广泛的应用前景。

本实验主要研究太阳能电池的基本特性、吸收光能转变为电能的特性。

一、实验目的：（1）测定太阳能电池在无光照条件下的伏安特性，验证它与二极管具有相同的特性 （2）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（3）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、电阻箱、直流电源、光功率计和探头、开关、电路板、导线 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，正向偏压u 与通过电流I 的关系为0(1)u I I e β=-，0I 和β是常数。

根据半导体理论，二极管主要是由能隙为c v E E -的半导体构成，c E 为半导体电带，v E 为半导体价电带。

入射光光子的能量为hv (h 为普朗克常数，v 为光的频率)，当光子能量c v hv E E >-时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对，它们分别受到半导体内电场作用而产生光电流。

太阳能电池在工作时的简化电路如图所示，它可等效为一个电流源与二极管的并联。

由图可知：0(1)uph d ph I I I I I e β=-=--当输出短路时：0u = 短路电流sc ph I I I ==当输出开路时：0I = 代入上式得：(1)0u ph I I e β--= →0(1)oc u sc I I e β=-oc u 为开路电压 四、实验内容和要求：1、在无光照条件下测量太阳能电图一池正向偏压时的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。

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。

太阳能电池的特性测量实验目的1. 测量不同照度下太阳能电池的伏安特性、开路电压U 0和短路电流I s 。

2. 在不同照度下，测定太阳能电池的输出功率P 和负载电阻R 的函数关系。

3. 确定太阳能电池的最大输出功率P max 以及相应的负载电阻R max 和填充因数。

原理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（如图1）。

那些在 pn 结附近n 区中产生的少数载流子由于浓度梯度而要扩散。

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，存在一空间电流区，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。

只有p 区的光生电子和n 区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。

光生电子被拉向n 区，光生空穴被拉向p 区，即电子空穴对被内建电场分离。

这导致在n 区边界附近有光生电子积累，在p 区边界附近有光生空穴积累。

它们产生一个与热平衡pn 结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由p 区指向n 区。

这一现象称为光伏效应（Photovoltaic effect ）。

图1 太阳能电池的工作原理太阳能电池的工作原理是基于光伏效应的。

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 s 。

同时，由于pn 结二极管的特性，存在正向二级管电流I D ，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 为两个电流之差：)()(D S U I ΦI I -= （1）如果连接一个负载电阻R ，电流I 可以被认为是两个电流之差，即取决于辐照度Φ的负方向电流I s ，以及取决于端电压U 的正方向电流I D 。

由此可以得到太阳能电池伏安特性的典型曲线（见图2）。

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。

太阳能电池的特性测量实验目的1. 测量不同照度下太阳能电池的伏安特性、开路电压U 0和短路电流I s 。

2. 在不同照度下，测定太阳能电池的输出功率P 和负载电阻R 的函数关系.3. 确定太阳能电池的最大输出功率P max 以及相应的负载电阻R max 和填充因数。

原理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(如图1）。

那些在 pn 结附近n 区中产生的少数载流子由于浓度梯度而要扩散。

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,存在一空间电流区，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。

只有p 区的光生电子和n 区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结.光生电子被拉向n 区，光生空穴被拉向p 区，即电子空穴对被内建电场分离。

这导致在n 区边界附近有光生电子积累，在p 区边界附近有光生空穴积累。

它们产生一个与热平衡pn 结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由p 区指向n 区。

这一现象称为光伏效应（Photovoltaic effect ）。

图1 太阳能电池的工作原理太阳能电池的工作原理是基于光伏效应的。

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 s 。

同时，由于pn 结二极管的特性,存在正向二级管电流I D ，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 为两个电流之差：)()(D S U I ΦI I -= (1)如果连接一个负载电阻R ，电流I 可以被认为是两个电流之差，即取决于辐照度Φ的负方向电流I s ，以及取决于端电压U 的正方向电流I D .由此可以得到太阳能电池伏安特性的典型曲线（见图2）。