第11期 茅倾青等:太阳能电池基本特性测定实验 宽度 和截止波长l的关系,外推至lsc=0时,得截止 波长人,即可由光子能量与波长关系(E=hc/儿 3实验方法 得到制作太阳能电池的半导体材料的禁带宽度 )将太阳能电池放在暗箱中,按实验电路图测量不同半导体材料制作的太阳能电池的数据 接线/图1(a}测量在不受光照情况下,太阳能比较不同半导体材料的禁带宽度 电池在正向偏压下的U特性 2)将太阳能电池作为一电源连入电路/图1 结果和讨论 b)置于恒定光强照射下(本实验使用60W的 在全暗情况下测量太阳能电池在正向偏压下 白炽灯泡照明),按电路图接线,测量在不同负载流过太阳能电池的电流和太阳能电池的输出 电阻时流过太阳能电池的电流1和输出电压U,电压U,得到FU图,如图2所示;在4V以下的 计算其在不同负载电阻下的输出功率P,由此确区域可以满足(1)式.电压再大时,由于其它因素 定最大输出功率P时的负载电阻Rm;从FU图的影响,1和U基本上呈线性关系 上得到U=0时的短路电流Isc和=0时的开路 电压Uoc,计算填充因子FF 暗 阳能电 (a)无光照 图2全暗时太阳能电池卜U特性曲线 在不加偏压下,将太阳能电池置于恒定光强 照射下暗箱中,保持60W白炽灯光源到太阳能 电池距离为20cm).太阳能电池在不同负载电阻 R下,输出功率P和负载电阻R的关系以及流过 太阳能电池的电流I和输出电压U的关系如图3 (b)恒定光强照射 和图4所示,由图可得负载电阻R=1.8k9时 太阳能电池的最大输出功率Pm=4.37mW,短路 图1全暗及光照时实验电路图 电流sc=1.85mA,开路电压Uoc=3.60V.算 得填充因子FF=65.6% 3)取定J作为“标准”的入射光照强度,通 过改变光源到太阳能电池的距离来改变照射到太 阳能电池的光照强度J,得到lsc,Uoc与相对光 照强度JJ的关系找出1s,Uoc与∥/J的近235 似函数关系 2.0 4在光源出射口安放一块消除红外波长的 隔热玻璃,使只有短波长通过,以防止红外波长对 1020304050 实验的影响.然后在太阳能电池前安放不同截止 R/d 波长的滤色片(该滤色片存在截止波长,小于此波 长的光波不能通过),在光强为J下测量光电流 图3PR曲线 和截止波长的关系.然后改变J,测量几组不同 光强下光电流和截止波长的关系.由光电流Isc 若入射光最大光强为J,改变后光照强度为 2 01995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, LId Al rights reserved.宽度. 3 实验方法 1) 将太阳能电池放在暗箱中 ,按实验电路图 接线[图 1 (a) ] ,测量在不受光照情况下 ,太阳能 电池在正向偏压下的 I2U 特性. 2) 将太阳能电池作为一电源连入电路[图 1 (b) ] ,置于恒定光强照射下(本实验使用 60 W 的 白炽灯泡照明) ,按电路图接线 ,测量在不同负载 电阻时流过太阳能电池的电流 I 和输出电压 U , 计算其在不同负载电阻下的输出功率 P ,由此确 定最大输出功率 Pm 时的负载电阻 R m ;从 I2U 图 上得到 U = 0 时的短路电流 ISC和 I = 0 时的开路 电压 UOC ,计算填充因子 FF. 图 1 全暗及光照时实验电路图 3) 取定 J 0 作为“标准”的入射光照强度 ,通 过改变光源到太阳能电池的距离来改变照射到太 阳能电池的光照强度 J ,得到 ISC , UOC与相对光 照强度 J/ J 0 的关系 ,找出 ISC , UOC与 J/ J 0 的近 似函数关系. 4) 在光源出射口安放一块消除红外波长的 隔热玻璃 ,使只有短波长通过 ,以防止红外波长对 实验的影响. 然后在太阳能电池前安放不同截止 波长的滤色片(该滤色片存在截止波长 ,小于此波 长的光波不能通过) ,在光强为 J 0 下测量光电流 和截止波长的关系. 然后改变 J ,测量几组不同 光强下光电流和截止波长的关系. 由光电流 ISC 和截止波长λc 的关系 ,外推至 ISC = 0 时 ,得截止 波长λc′,即可由光子能量与波长关系( E = hc/λ) 得到制作太阳能电池的半导体材料的禁带宽度. 测量不同半导体材料制作的太阳能电池的数据 , 比较不同半导体材料的禁带宽度. 4 结果和讨论 在全暗情况下测量太阳能电池在正向偏压下 流过太阳能电池的电流 I 和太阳能电池的输出 电压 U ,得到 I2U 图 ,如图 2 所示;在 4 V 以下的 区域可以满足(1) 式. 电压再大时 ,由于其它因素 的影响[3 ] , I 和 U 基本上呈线性关系. 图 2 全暗时太阳能电池 I2U 特性曲线 在不加偏压下 ,将太阳能电池置于恒定光强 照射下(暗箱中 ,保持 60 W 白炽灯光源到太阳能 电池距离为 20 cm) . 太阳能电池在不同负载电阻 R 下 ,输出功率 P 和负载电阻 R 的关系以及流过 太阳能电池的电流 I 和输出电压 U 的关系如图 3 和图 4 所示 ,由图可得负载电阻 R = 1. 8 kΩ 时 , 太阳能电池的最大输出功率 Pm = 4. 37 mW ,短路 电流 ISC = 1. 85 mA ,开路电压 UOC = 3. 60 V. 算 得填充因子 FF = 65. 6 %. 图 3 P2R 曲线 若入射光最大光强为 J 0 ,改变后光照强度为 第 11 期 茅倾青 ,等 :太阳能电池基本特性测定实验 7 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved