太阳能电池特性测量实验Word文档下载推荐.doc
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同析3栋318
实验时间
3月30日
小组成员
实验名称
太阳能电池特性测量实验
1.实验目的
1、了解太阳能电池的工作原理和使用方法;
2、掌握开路电压和短路电流及与相对光强的函数关系的测试方法;
3、掌握太阳能电池特性及其测试方法。
2.实验原理、实验流程或装置示意图
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,其正向偏压与通过的电流的关系为:
其中是二极管的反向饱和电流,是理想二极管参数,理论值为1。
是玻尔兹曼常量,为电子的电荷量,为热力学温度。
由半导体理论知,二极管主要是由如图1-1所示的能隙为的半导体所构成。
为半导体导电带,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。
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。
图1-1光电流示意图
太阳能电池的基本技术参数除短路电流和开路电压外,还有最大输出功率和填充因子。
最大输出功率也就是的最大值。
填充因子定义为:
是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。
值越大,说明太阳能电池对光的利用率越高。
3.实验设备及材料
光电技术创新综合实验平台一台
太阳能电池模块一套
连接导线若干
4.实验方法步骤及注意事项
实验步骤:
1、开路电压测试
图1-2
(1)移动太阳能电池板,将其置于灯(模拟太阳光源)正下方;
(2)用2#连接导线直接将太阳能电池板与电压表连接(红-正,黑-负),连接如图1-2所示;
(3)列表记录电压值于表1-1,重复测量5次;
(4)拆除实验连线,还原实验仪器。
2、短路电流测试
图1-3
(2)用2#连接导线直接将太阳能电池板与电流表连接(红-正,黑-负),连接如图1-3所示;
(3)列表记录电流值于表1-1,重复测量5次;
3、开路电压和短路电流及与相对光强的函数关系的测试
(2)用2#连接导线直接将太阳能电池板与电压表及电流表连接(红-正,黑-负),连接如图1-2及图1-3所示,分别用于测量开路电压和短路电流;
(3)移动太阳能电池板(或灯),测量不同位置的开路电压、短路电流,同时将太阳能电池板移走,然后将照度表探头放置在太阳能电池板初始位置,测量其光照度并记录;
(4)列表记录电压值及电流值,大致以5cm为间距,由近至远移动太阳能电池板,测量10次;
(5)拆除实验连线,还原实验仪器。
4、伏安特性的测试及与最大输出功率的测试
图1-4
(2)用2#连接导线直接将太阳能电池板与电压表及电流表连接(红-正,黑-负),连接如图1-4所示;
(3)调节负载电阻,列表记录对应的电压值及电流值;
(4)完成步骤3后,移走太阳能电池板,然后将照度表探头放置在太阳能电池板初始位置,测量其光照度并记录;
(5)重复步骤3、4,进行多次测量;
(6)拆除实验连线,还原实验仪器。
5、负载特性的测试
(2)连接电路同实验1-4;
(3)调节负载电阻,列表记录对应的电压值及负载大小;
注意事项:
1、实验过程中严禁用导体接触实验仪裸露元器件及其引脚;
2、实验操作中不要带电插拔导线,应该在熟悉原理后,按照电路图连接,检查无误后,方可打开电源进行实验;
3、若照度计、电流表或电压表显示为“1_”时说明超出量程,选择合适的量程再测量;
4、严禁将任何电源对地短路。
5.实验数据处理方法
本实验采用列表法处理数据
6.参考文献
[1]袁镇贺立龙.太阳能电池的基本特性.现代电子技术,2007,(16):
163—165.
[2]苗建勋,李水泉,石发旺,曹万民,武金楼太阳能电池基本特性研究.《大学物理实验》1996年,(04):
23-25.
[3]杭州精科仪器有限公司.太阳能电池特性实验仪说明书.
[4]杨金焕,于化丛,葛亮.太阳能光伏发电应用技术.北京:
电子工业出版社,
2008.
[5]杨德仁.太阳电池材料.北京:
化学工业出版社,2006.
[6]王长贵,王期成.太阳能光伏发电应用技术.北京:
化学工业出版社,2009.
二.实验报告
1.实验现象与结果
1、记录数据列表如表1-1所示,计算开路电压及短路电流的平均值;
表1-1开路电压及短路电流测试
次数
1
2
3
4
5
平均值
开路电压(V)
短路电流(mA)
2、开路电压和短路电流及与相对光强的函数关系的数据记录列表如表1-2所示,画出开路电压-照度曲线及短路电流-照度曲线;
表1-2开路电压和短路电流及与相对光强的函数关系的测试
位置(cm)
10
15
20
25
30
……
90
95
100
照度(Lx)
3、记录伏安特性的测试数据列表如1-3所示,画出曲线图,求短路电流和开路电压,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,求填充因子;
表1-3伏安特性的测试测试
电压(V)
电流(mA)
4、负载特性的测试数据列表并记录如表1-4所示,测量电池在不同负载电阻下,对变化关系,画出曲线图。
表1-4负载特性特性测试
负载(Ω)
2.对实验现象、实验结果的分析及其结论
3.实验总结
指导教师评语及评分:
签名:
年月日
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