太阳能电池的特性测量
太阳能电池特性测量实验报告
能源与环
学院境工程学班级学号姓名林晓晨
院
一、实验目的与实验仪器
实验目的：
（1）了解太阳能电池的光伏效应原理，了解单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池的差别；
（2）研究在无光照情况下太阳能电池的伏安特性（即暗伏安特性）；
（3）研究在光照情况下太阳能电池的输出特性。
实验仪器：
ZKY-SAC-I太阳能电池特性实验仪、可变负载、光源、导轨、遮光罩、光强探头、单
晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。
二、实验原理
（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）
1.太阳能电池光生伏特效应的原理
光生伏特效应是指半导体材料由于受到光照而产生电动势的现象，简称光伏效应。太阳
能电池就是利用这种半导体P-N结受到光照时的光伏效应进行发电的。
需要注意的是，太阳能电池产生光生伏特效应用于发电需要满足两个条件：（1）材料对
光具有本征吸收（可以产生内光电效应）；（2）在太阳能电池内部可以形成内建电场，能够
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迅速分离光生载流子，且能够阻止光生载流子的复合。
2.太阳能电池的特性
当无光照射在太阳能电池时，可以将太阳能电池等效为一个二极管；有光照射在太阳能
电池时，则可以将其等效为一个受控电流源，其等效电路如图5.17-2所示。
图中，I为光照射到电池吸收层中产生的光生电流，当光照相对比较恒定的时候，光
L
生电流不会随着工作状态改变，可以看做恒流源。
理想的太阳能电池正向电流IF与其压降UF之间满足以下关系式：
三、实验步骤
（要求与提示：限400字以内）
1.太阳能电池的暗伏安特性测量
将电压源调到0V，然后逐渐增大输出电压，每间隔0.3V记一次电流值，并将数据记
录到表中。将电压输入调到0V，并将“电压输出”接口的两根连线互换，即给太阳能电池
加上反向的电压。逐渐增大反向电压，每间隔1V记录一次电流值，并将数据记录到表中。
绘制三种太阳能电池的伏安特性曲线。
2.开路电压、短路电流与光强关系测量
打开光源开关，并预热5分钟。取掉太阳能电池的遮光罩，将光强探头装在太阳能电
池板位置，探头输出线连接到太阳能电池特性测试仪的“光强输”接口上。测试仪设置为
“光强测量”。由近及远移动滑动支架，测量距光源一定距离的光强I，将测量到的光强
light
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记入表中。
将光强探头换成单晶硅太阳能电池，测试仪设置为“电压表”状态。按图5.17-7a接线，
按测量光强时的距离值（光强已知），记录开路电压值于表中。按图5.17-7b接线，记录
短路电流值于表中。重复该实验步骤，分别将单晶硅、多晶硅以及非晶硅的开路电压与短路
电流值记录在数据表格中。绘制三种太阳能电池的开路电压和短路电流随入射光强的变化曲
线。
3.太阳能电池的输出特性测量
按图5.17-8接线，以电阻箱作为太阳能电池负载。在一定光照强度下（将滑动支架固
定在导轨上某一个位置），分别将三种太阳能电池板安装到支架上，通过改变电阻箱的电阻
值，记录太阳能电池的输出电压U、电流I以及当前的负载值，将测量数据填于表中（需
测量10组以上的实验点），并计算太阳能电池的输出功率P=U×I。
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4.太阳能电池的输出特性与光照度之间的关系测量
选择一种太阳能电池，并按照图5.17-8接线，通过改变太阳能电池在光轨上的位置以
改变光照强度。重复3中的实验步骤测量该太