太阳能电池特性测试-中山大学材料物理实验2015.pdfVIP

中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 实验二十一 太阳能电池特性测试 姓名： 学号： 专业：13 级材料物理 合作人： 实验时间：2015.11.11 一、实验结果与分析 1、太阳能电池无光照时的伏安特性曲线 （直流正向偏压0~2V ；电流量程2mA ） 实验将可变负载与太阳能电池串联，电压表与电池并联，电流表与电池串联；改变直流电源的 输入电压，得到以下图像： 分析：无光照时，太阳能电池的伏安特性曲线与二极管特性相同，正向偏置时电流随电压增加 qU I=I （enkT -1 ） I 呈指数增加。 0 ， 数值上为太阳能电池的最大反向电流。 0 2、太阳能电池有光照时的伏安特性 实验测伏安特性时选择了4 块电池串联；可变负载与太阳能电池串联成闭合回路，电压表与电 池并联，电流表与电池串联。 2 （a ）入射光强：1.40mW/cm ；光源到太阳能电池距离为35cm； 将可变负载的电阻值调到 0 ，近似得到短路电流I =2.68mA （此时电池两端电压值为0.04V ） sc 将负载的一端接口断开，得到开路电压为：U =10.94V 。 oc 中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 （b）改变负载，得到有光照时的太阳能电池的伏安特性曲线如下图2： 查阅资料可知，理想的太阳能电池可以等效为一个电流源与一个二极管并联。由PN 结扩散方 [1] 程和PN 结漂移方程可以推导出理想太阳能电池的电流方程 ： qU I=I (e KT 1) I 0 sc 其中， 为短路电流 （光生电流）； 为反向饱和电流。 I I sc 0 上式表明，有光照时的理想太阳能电池的伏安特性曲线跟二极管（无光照时）的曲线相比，应 该要往下平移一段距离，这个距离就是光生电流的大小。 我们用实验数据来验证上述的理想电流方程： I a ebU c 首先用函数模型： 来分别拟合有光照和无光照的两组I-U 数据，拟合结果如下： 无光照时：I 0.1363 e0.2694U 0.1356 ，R2 0.9999 有光照时：I 0.1049 e0.2982U 2.764 ，R2 0.9992 （拟合工