1、 實驗目的u1了解太陽能電池的原理u2測量太陽能電池的伏安特性曲線u3繪制太陽能電池輸出功率隨輸出電壓的變化曲線u4測量太陽能電池的開路電壓，短路電流，最大輸出功率，填充因子等特性參數實驗原理u1太陽能原理 太陽能電池就是通過半導體的內光電效應直接把光能轉化成電能的裝置。目前太陽能電池應用領域除人造衛星和宇宙飛船外，已應用于許多民用領域：如太陽能汽車、太陽能游艇、太陽能收音機、太陽能計算機、太陽能鄉村電站等。 太陽能電池的基本結構就是一個大面積平面P-N結， P-N結受光照射時產生光伏效應而發電 N型半導體 P型半導體 在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了

2、N型半導體。摻入三價元素（如硼），就形成了P型半導體。 P型半導體中有相當數量的空穴。N型半導體中有相當數量的自由電子。 當兩種半導體結合在一起形成P-N結時，N區的電子向P區擴散，P區的空穴向N區擴散，在P-N結附近形成空間電荷區與勢壘電場。 勢壘電場會使載流子向擴散的反方向作漂移運動，最終擴散與漂移達到平衡，使流過P-N結的凈電流為零。 在空間電荷區，P區的空穴被來自N區的電子復合，N區的電子被來自P區的空穴復合，使該區內幾乎沒有能導電的載流子，又稱為結區或耗盡區。u光伏效應 當光電池受光照射時，部分電子被激發而產生電子空穴對，在結區激發的電子和空穴分別被勢壘電場推向N區和P區，使N區有過

3、量的電子而帶負電，P區有過量的空穴而帶正電，在N區和P區之間的薄層就產生電動勢，這就是光生伏特效應，簡稱光伏效應。這個電動勢與光照強度有關。將P-N結兩端接入外電路，就可向負載輸出電能。l將P-N結兩端開路，可以測得這個電動勢，稱之為開路電壓Uoc。對晶體硅電池來說，開路電壓的典型值為0.50.6V。l將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過，這個電流稱為短路電流Isc。 Uoc代表開路電壓，Isc代表短路電流，圖中紫色線圍出的面積為太陽能電池的輸出功率。與最大功率Pm對應的電壓稱為最大工作電壓Um，對應的電流稱為最大工作電流Im 。l 填充因子FF定義為： FF= 它是評價

4、太陽能電池輸出特性好壞的一個重要參數，它的值越高，表明太陽能電池的光電轉換效率越高。SCOCmmIUIU實驗儀器實驗內容與要求l改變太陽能電池負載電阻的大小，測量輸出電壓、電流值，并計算輸出功率。l畫出太陽能電池伏安特性曲線及輸出功率隨電壓的變化曲線。畫出太陽能電池伏安特性曲線及輸出功率隨電壓的變化曲線。l 測出開路電壓測出開路電壓Uoc、短路電流短路電流Isc、最大輸出功率、最大輸出功率Pm、最大、最大工作電工作電壓壓Um、最大、最大工作電流工作電流Im，計算填充計算填充因子因子FF。（可用。（可用EXCEL）l接線：將電流測量端口與可變負載串聯后接入太陽能電池的輸出端， 將電壓表并聯到太陽

5、能電池兩端。負載電阻輸出電壓U (V) 輸出電流I (mA)功率P=UI(mW)RUIUIRUIRUIUOC0.9999.999.99.90.8899.989.98.90.7799.979.97.90.6699.969.96.90.5599.959.95.90.4499.949.94.90.3399.939.93.90.2299.929.92.90.1199.919.91.90ISC注意事項 l光源正對太陽能電池板，電池板和配套光源在工作時溫度很高，切不可用手觸摸，以免被燙傷,。l絕不允許用水打濕太陽能電池板和配套光源，以免觸電和損壞該部件。 l配套“可變負載”所能承受的最大功率是1W，只能使用于該實驗系統中。l電流表的輸入電流不得超過2A，否則將燒毀電流表。 l電壓表的最高輸入電壓不得超過25V，否則將燒毀電壓表。數據測量結束，盡快關閉光源數據測量結束，盡快關閉光源影響光電流的因素：1.通過光照在界面層產生的電子-空穴對愈多，電流愈大。2.界面層吸收的光能愈多，界面