太阳能电池内阻测量

太阳能电池内阻测量一．实验目的1.熟悉太阳能电池的工作原理2.对太阳能电池在有光照情况下的内阻进行测量二．实验原理1.太阳能电池结构如下图所示：图 1：硅太阳能电池结构图以硅太阳能电池的结构为例，硅太阳能电池是以硅半导体材料制成的大面积的 PN 结，经过串联并联所构成的。在 N 型材料上层面上制作金属栅线，作为面接触电极。背面也制作了金属膜作为接触电极。 这样就形成了太阳能电池板。 一般来说为了减小光反射带来的反射损失，会在表面覆上一层减反膜。2.光伏效应用光照射到 PN 结上时， 半导体 PN 结吸收光能之后，两端会产生电动势。这种现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。由于 P-N 结耗尽区内存在着较强的内静电场，因而产生在耗尽区中的电子和空穴对， 在内静电场的作用下，各向相反方向运动， 离开耗尽区，结果使得 P 区电势升高， N 区电势降低， 在 P-N 结的两端产生形成了光生电动势， 这就是 P-N结的光伏效应。光电池的工作原理基于光伏效应，当光照射到太阳能电池板时，太阳能电池吸收光能，并将所吸收的光能转化为电能。 而在没有光照的情况下， 可将其市视作一个二极管。 当太阳能电池短路的时候，可以测得其短路电流，开路时，可以测得它的开路电压。根据，不同光照下， 太阳能电池的输出的电压和电流大小不同， 我们可以做出不同光照强度下的太阳能电池的伏安曲线，从而可以求得不同光照强度下的太阳能电池的内阻。三．实验器材太阳能电池板 万用表 不同阻值的电阻若干四．实验内容及步骤1.测量在室内光照下的太阳能电池的开路电压 U0，以及短路电流 I0。2.在室内光照下，测量电池在不同负载的情况下的电流和电压的大小，记录实验数据，做出I-U 曲线，求得内阻。3.在强光照射下，重复上述步骤。测得实验数据。实验原理图如下图所示：图 2：测量的实验测量图五． 实验数据及处理1.实验数据A.在室内光照强度（弱光）下实验数据：太阳能电池的开路电压为： 21.7mV 负 载/Ω0 1 2 8 33 68 101 330 660 1k 2k 3.3k 9.9k 电 压/mV0 5.9 5.8 5.9 6.5 7.4 8.1 11.5 13.7 15.0 16.7 17.6 18.5 电 流/mA 0.055 0.055 0.053 0.051 0.046 0.042 0.039 0.026 0.018 0.013 0.008 0.005 0.0015 表一B.在强光照射下的实验数据：太阳能电池的开路电压： 316mV 负载/Ω0 1 2 8 33 68 101 330 660 1k 2k 3.3k 9.9k 电压/mV0 72 70 84 90 106 117 170 208 232 248 270 297 电流/mA0.789 0.685 0.656 0.723 0.655 0.615 0.568 0.399 0.272 0.217 0.117 0.079 0.029 表二2.数据处理电池的电动势为 E，外部分压为 U，则有基本定理可知， E=U+I*r 其中 r 即为电动势的内阻。而电动势 E 即是开路电压。下图所示为在弱光下的 I-U 曲线。（除去奇点后）图 3：在弱光照射下的 I-U 曲线在强光照射下的 I-U 曲线如下：图 4：在强光照射下的 I-U 曲线A. 在室内光照下与强光照射下不同负载下，内阻的情况。如下表格所示：负载/Ω1 2 8 33 68 101 330 660 1k 2k 3.3k 9.9k 弱光 287.4Ω300Ω298.1Ω330.4Ω340.4Ω348.7Ω392.3Ω444Ω515.4Ω625Ω820Ω2.13KΩ强光 356.2Ω375Ω320.8Ω345Ω341.4Ω350.3Ω365.9Ω397Ω387.1Ω581.2Ω582.7Ω655.2Ω由表格中可以看出， 无论在哪种情况下， 太阳能电池的内阻是随着外接负载的增大而增大的。 在弱光情况下，内阻的变化更大。 负载的大小成为内阻变化的主要因素。而对比在强光作用下接相同负载的情况下。在 330Ω 的负载之前，强光照射下的太阳能电池的内阻更大一些，随后内阻随负载增加的趋势没有在弱光下如此明显。