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大学物理综合设计实验
1.5.4 实验内容
实验内容

在一定的光照条件下,改变太阳能电池负载电阻的大小,测量输出电压与输出电流之间的关系,称为伏安特性曲线,如图5-3所示。

图5-3 太阳能电池伏安特性曲线

Uoc代表开路电压,Isc代表短路电流,图5-3中虚线和坐标轴围出的面积为太阳能电池的输出功率。与最大功率对应的电压称为最大工作电压Um,对应的电流称为最大工作电流Im

表征太阳能电池特性的基本参数还包括光谱响应特性,光电转换效率和填充因子等。

填充因子FF定义为

FF是评价太阳能电池输出特性好坏的一个重要参数,它的值越高,表明太阳能电池输出特性越趋近于矩形,电池的光电转换效率越高。

将电流表测量端口与可变负载串联后接入太阳能电池的输出端,将电压表并联到太阳能电池两端。保持光照条件不变,改变可变负载的大小(可以从大到小,也可以从小到大),测量太阳能电池输出的电压值和电流值,同时计算出输出功率。可以通过改变负载电阻,逐点等间隔固定电压值,之后读对应电流值;也可逐点等间隔固定电流值,读对应电压值。当然还可以等间隔改变负载电阻值后,读出对应的电压、电流值。

关于测试步骤和方案,由学生自行设计。

根据测量结果,作出太阳能电池的伏安特性曲线;作出电池输出功率随输出电压的变化曲线;进而得到太阳能电池的开路电压Uoc,短路电流Isc,最大输出功率Pm,最大工作电压Um,最大工作电流Im,填充因子FF。