太陽(yáng)能是一種新型能源，對(duì)太陽(yáng)能的充分利用可以解決人類(lèi)日趨增長(zhǎng)的能源需求問(wèn)題。目前，太陽(yáng)能的利用主要集中在熱能和光伏發(fā)電兩方面。利用太陽(yáng)能發(fā)電目前有兩種方法，一是利用熱能產(chǎn)生蒸氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，二是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能的利用和太陽(yáng)能電池的特性研究是21世紀(jì)的熱門(mén)課題，許多發(fā)達(dá)國(guó)家正投入大量人力物力對(duì)太陽(yáng)能接收器進(jìn)行研究。 本實(shí)驗(yàn)介紹太陽(yáng)能電池的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)，并對(duì)兩種性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。
二、技術(shù)指標(biāo)
本試驗(yàn)儀采用專(zhuān)業(yè)光源在實(shí)驗(yàn)室模擬太陽(yáng)光，四塊太陽(yáng)能電池板安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌上。通過(guò)太陽(yáng)輻射計(jì)測(cè)量光功率，可測(cè)量太陽(yáng)能電池的伏安特性和轉(zhuǎn)換效率。
具體技術(shù)指標(biāo):
1.太陽(yáng)模擬光源：交流220V/150W；
2.太陽(yáng)能電池：多晶硅60mm×60mm×0.3W×4片；
3.每片開(kāi)路電壓：3.78V，短路電流80mA；
4.直流穩(wěn)壓電源：0～2.5V連續(xù)可調(diào)；
5.太陽(yáng)輻射傳感器:測(cè)試功率:0～2000W /m2光譜范圍:320nm～1100nm 精度小于5%,即可在模擬光源下測(cè)量又可在室外太陽(yáng)下測(cè)量太陽(yáng)輻射值,使學(xué)生更好的掌握太陽(yáng)輻射效率。
6.直流數(shù)字電壓表：0～20V，三位半數(shù)顯指示，精度±0.5%；
7.直流數(shù)字電流表：0～200mA，精度：±0.5%；
8.負(fù)載電阻：0～9999Ω；
9.光源支架全部為不銹鋼材料,主機(jī)為鋁和金箱式結(jié)構(gòu),便于攜帶。
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、無(wú)光照時(shí)太陽(yáng)能電池的伏安特性測(cè)試；
2、太陽(yáng)能電池開(kāi)路電壓、短路電流與光強(qiáng)的關(guān)系測(cè)試；
3、太陽(yáng)能電池負(fù)載特性與轉(zhuǎn)換效率測(cè)試；
4、太陽(yáng)能電池的串、并聯(lián)實(shí)驗(yàn)；
5. 室外的太陽(yáng)輻射的測(cè)量方法實(shí)驗(yàn)。
四、實(shí)驗(yàn)原理
太陽(yáng)能電池的主要結(jié)構(gòu)為PN結(jié)。理想PN結(jié)的電流和電壓關(guān)系由下式（1）給出
當(dāng)太陽(yáng)能電池的輸出端短路時(shí)，即U=0，由(2)式可得到短路電流ISC=IPh；當(dāng)太陽(yáng)能電池的輸出端開(kāi)路時(shí)，即I=0，可推得開(kāi)路電壓UOC。正常運(yùn)行時(shí)，IPh比I0高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此(2)式括號(hào)中的1可以忽略。
當(dāng)太陽(yáng)能電池接上負(fù)載電阻后，太陽(yáng)能電池的輸出電壓和電流隨著負(fù)載電阻的變化而變化，當(dāng)負(fù)載電阻R在某一值時(shí)時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出功率為，即輸出功率，設(shè)此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓為Um，電流為Im，有Pm=Im*Um。填充因子定義為
是代表太陽(yáng)能電池性能優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)。某狀態(tài)下值越大，說(shuō)明太陽(yáng)能電池在對(duì)應(yīng)該負(fù)載電阻情況下對(duì)光的利用率越高。
