基于数理方法对太阳能电磁基本特性的若干新研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于数理方法对太阳能电磁基本特性的若干新研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】 对单晶硅、多晶硅、非晶硅3种太阳能电池的特性进行研究，利用太阳能基本特性实验仪，定量测量分析它们的暗伏安特性、开路电压与短路电流随光强变化关系、光强一定时太阳能输出特性（电压、电流、功率）、遮挡对太阳能电池电池输出的影响。

【关键词】 太阳能 电压 电流 功率

引言：太阳能是可再生资源，不但数量巨大，用之不竭，而且不会产生环境污染，所以应用太阳提供能源是必然趋势。太阳能电池主要有硅太阳电池、化合物太阳能电池、聚合物太阳能电池、有机太阳能电池等，其中硅太阳能电池在应用中占主导地位。前人对太阳能电池基本特性的研究已经比较完备：茅倾青利用光功率测定仪和滤色片，定量分析在不同光照照射下以及在不同截至波长的光照射下，太阳能电池特性参量的变化规律；袁镇从太阳能原理出发，论述了太阳能电池特性的短路电流、开路电压和填充因子等以及外界条件对它们的影响。本实利用太阳能基本特性实验仪，运用简单的电学公式，研究3种太阳能电池的伏安特性、输出特性。

一、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。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与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向做漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P-N结的净电荷为零。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，使该区几乎没有能导电的载流子，又称结区或耗尽区。

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。

二、实验方法

1、硅太阳能的暗伏安特性测量。用遮光罩罩住太阳能电池，测量在无光条件下，3种太阳能电池在两端电压逐渐增大时的电流。绘制3种太阳能电池的伏安特性数据与曲线

2、3种太阳能电池开路电压与短路电流与光强关系的测量。将太阳能电池与电流表串联。调节光源到太阳能电池的距离，以改变光强。分别放上单晶硅、多晶硅、非晶硅3种太阳能电池。绘制3种太阳能开路电压随光强变化曲线。

3、遮挡对太阳能电池输出的影响。由于太阳能电池工作电流接近短路电流，故可测量遮挡对短路电池的影响。将太阳能电池与电流表串联。遮挡太阳能电池的不同面积，记录短路电路。

三、结论

1、在无光情况下，单晶硅、多晶硅太阳能电池开始电流几乎不随电压改变，当到达一定的电压值，电流随电压增大很快。非晶硅太阳能电池电流随电压增大而增大，速率先快后慢再快。

2、多晶硅、非晶硅两种太阳能电池开路电压随光强增大，单晶硅电池开路电压有最大的开路电压，最大值两端呈抛物线下降。三种太阳能的短路电流随光强的增大而增大。

3、太阳能电池有最大功率点，最大功率为381.6mw。

4、横向遮挡太阳能电池，遮挡面积越大，电流越小。纵向遮挡太阳能电池，遮挡面积达50%，电流趋近于零。

本文运用简单的电学知识，对太阳能电池的基本特性进行了研究，对初步了解太阳能有所帮助。

参 考 文 献

[1] 茅倾青、潘立栋、陈俊逸、陆申龙.[太阳能电池基本特性测定实验]第三届全国高等学校物理实验教学研讨会2004.11

[2]袁镇、贺立龙[太阳能电池的基本特性]《现代电子技术》，1999年，第24卷

[3]苗建勋、李水泉、石发旺、曹万民、武金楼[太阳能基本特性研究]《大学物理实验研究》，1996年，第4期