太阳能电池特性的测量 能源短缺和地球生态环境污染已经成为人类面临的最大问题,新能源利用迫在眉睫。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的新能源。太阳电池可以将太阳能转换为电能,随着研究工作的深入与生产规模的扩大,太阳能发电的成本下降很快,而资源枯竭与环境保护导致传统电源成本上升。太阳能发电有望在不久的将来在价格上可以与传统电源竞争,太阳能应用具有光明的前景。 根据所用材料的不同,太阳能电池可分为硅太阳能电池,化合物太阳能电池,聚合物太阳能电池,有机太阳能电池等。其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。 本实验研究单晶硅,多晶硅,非晶硅 3 种太阳能电池的特性。 实验目的 1. 学习太阳能电池的发电的原理 2. 了解太阳电池测量原理 3. 对太阳电池特性进行测量 实验原理 太阳能电池利用半导体P-N 结受光照射时的光伏效应发电,太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N 结,图1 为P-N 结示意图。 P 型半导体中有相当数 量的空 穴 ,几 乎 没有 自由 电子 。N 型半导体中有相当数 量的自 由 电子,几 乎 没 有空 穴 。当两 种半导体结合在一起 形 成P-N结时,N 区 的电子 ( 带 负 电) 向 P 区 扩散 , P区的空 穴 ( 带 正 电) 向N 区 扩散 ,在P-N 结附 近 形 成空 间 电荷 区 与势 垒 电场 。势 垒 电场 会 使 载 流 子 向 扩散 的反 方 向 作漂 移 运 动 ,最终 扩散 与漂 移 达 到 平衡 ,使 流 过 P-N 结的净 电流 为零 。在空 间 电荷 区 内 ,P 区 的空 穴 被 来自 N 区 的电子 复 合,N 区 的电子 被 来自 P 区 的空 穴 复 合,使 该 区 内 几 乎 没 有能导电的载 流 子 ,又 称 为结区 或 耗 尽区 。 当光电池受光照射时,部 分电子 被 激 发而产生电子 - 空 穴 对,在结区 激 发的电子 和空 穴 分别 被 势垒 电场 推 向 N 区 和P 区 ,使 N 区 有过 量的电子 而带 负 电,P 区 有过 量的空 穴 而带 正 电,P-N 结两 端 形成电压 ,这 就是光伏效应,若 将 P-N 结两 端 接 入外 电路 ,就可向 负 载 输 出 电能。 在一定 的光照条 件 下,改 变 太阳能电池负 载 电阻 的大小 ,测量其输 出 电压 与输 出 电流 ,得 到 输 出伏安 特性,如 图2 ...