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I 、开路电压U 、最大输出功率P 及填充因子FF SC OC max3•测量太阳能电池的短路电流I 、开路电压U 与相对光强JJ的关系，求出它 SC OC 0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(-qu )I = I enKT — 1 ⑴0k 丿其中I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，q0为电子的电荷量,T为热力学温度可令b =)= nKT由半导体理论知,二极管主要是由如图所示的能隙为E — E的半导体所构成EC V C为半导体导电带，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V收，并产生电子-空穴对电子-空穴对受到二极管内电场的影响而产生光生电动势，这一 现象称为光伏效应太阳能电池的基本技术参数除短路电流.厂和开路电压U夕卜，还有最大输出功率P 和SC OC m ax填充因子FF最大输出功率p 也就是IU的最大值填充因子FF定义为m axFF = Pmax' I u ⑵SC OCFF是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数FF值越大，说明太阳能电池对光的利用 率越高实验内容及步骤】1•在没有光源（全黑）的条件下，测量太阳能电池正向偏压时的I - U特性（直流偏压从0 - 3.0V）（1）设计测量电路图，并连接图1（2）利用测得的正向偏压时I - U关系数据，画出I - U曲线并求出常数b —亠和I的值 P - nKT 02. 在不加偏压时，用白色光照射，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）设计测量电路图，并连接。
图2（2）测量电池在不同负载电阻下，I对U变化关系，画出I -U曲线图求短路电流I和开路电压U 4）5）SC OC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计算填充因子FF = ^max-1 u■ SC OC3. 测量太阳能电池的光电效应与电光性质在暗箱中（用遮光罩挡光），取离白光源0 CM水平距离光强作为标准光照强度，用光功率计 测量该处的光照强度Jo ；改变太阳能电池到光源的距离，用光功率计测量该处的光照强度J，求光强J与位置关系测量太阳能电池接受到相对光强度J J0不同值时，相应的ISC和U 的值OC（1） 设计测量电路图，并连接2） 测量太阳能电池接受到相对光强度J J不同值时，相应的I和U 的值0 SC OC(3) 描绘I和与相对光强J J之间的关系曲线，求I和与相对光强J J之间的近SC 0 SC 0似关系函数4) 描绘U 和与相对光强JJ之间的关系曲线，求U 和与相对光强JJ之间的OC ' 0 OC ' 0近似关系函数数据记录及处理】1．全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性U (V)I ( R A)51015202530354045502•在不加偏压时，在使用遮光罩条件下，保持白光源到太阳能电池距离20CM,测量太阳能电 池的输出电流对太阳能电池的输出电压的关系。
太阳能电池在光照时，测量输出功率与负载 电阻的关系U(V)P(mW)R( KQ)P(mW)R(KQ)注意事项】1. 连接电路时，保持太阳能电池无光照条件2. 避免太阳光照射太阳能电池3. 连接电路时，保持电源开关断开思考题】1. 设计电路，利用两节干电池，一个电压表，一个电阻箱来测量太阳能电池在全黑的 条件下的伏安特性曲线2. 两个太阳能电池串联，测量它们的伏安特性曲线，填充因子3. 两个太阳能电池并联，测量它们的伏安特性曲线，填充因子。