I. Επισκόπηση

Η ηλιακή ενέργεια είναι ένας νέος τύπος ενέργειας και η πλήρης χρήση της ηλιακής ενέργειας μπορεί να αντιμετωπίσει την αυξανόμενη ανάγκη για ενέργεια. Επί του παρόντος, η χρήση της ηλιακής ενέργειας επικεντρώνεται κυρίως τόσο στην θερμική ενέργεια όσο και στην παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας. Επί του παρόντος υπάρχουν δύο τρόποι για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας, η πρώτη είναι η χρήση θερμικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από γεννήτριες που κινούνται με ατμό και η δεύτερη είναι η ηλιακή ενέργεια. Η χρήση της ηλιακής ενέργειας και η μελέτη των χαρακτηριστικών των ηλιακών κυττάρων είναι ένα καυτό θέμα του 21ου αιώνα και πολλές ανεπτυγμένες χώρες επενδύουν μεγάλο ποσό ανθρώπινου και υλικού δυναμικού για την έρευνα των ηλιακών δέκτων. Αυτό το πείραμα παρουσιάζει τις ηλεκτρικές και οπτικές ιδιότητες των ηλιακών κυττάρων και μετρά τις δύο ιδιότητες.

Τεχνικοί δείκτες
Αυτός ο δοκιμαστής χρησιμοποιεί επαγγελματικές πηγές φωτός για να προσομοιώσει το ηλιακό φως στο εργαστήριο και τέσσερα ηλιακά πάνελ είναι εγκατεστημένα σε συρόμενες γραμμές. Η μέτρηση της ισχύος του φωτός μέσω του ηλιακού ραδιομέτρου μπορεί να μετρήσει το βολτάντ και την αποδοτικότητα μετατροπής των ηλιακών κυττάρων.
Συγκεκριμένοι τεχνικοί δείκτες:
Ηλιακή αναλογική πηγή φωτός: AC 220V / 150W
2. ηλιακές κυττάρες: πολυκρισταλλικό πυριτό 60mm × 60mm × 0.3W × 4 τεμάχια
Τάση ανοιχτού κυκλώματος ανά κομμάτι: 3.78V, βραχυκύκλωμα ρεύμα 80mA.
4. DC ρυθμιζόμενη τροφοδοσία: 0 ~ 2.5V συνεχώς ρυθμιζόμενη
Αισθητήρας ηλιακής ακτινοβολίας: Δύναμη δοκιμής: 0 ~ 2000W / m2 φάσματος: 320nm ~ 1100nm ακρίβεια μικρότερη από 5%, μπορεί να μετρηθεί σε αναλογική πηγή φωτός και μπορεί να μετρηθεί η τιμή της ηλιακής ακτινοβολίας στον εξωτερικό ήλιο, έτσι ώστε οι μαθητές να καταλάβουν καλύτερα την αποδοτικότητα της ηλιακής ακτινοβολίας.
6. DC ψηφιακός μετρητής τάσης: 0 ~ 20V, τριψήφια μισή οθόνη, ακρίβεια ± 0,5%·
Ψηφιακός μετρητής ρεύματος DC: 0 ~ 200mA, ακρίβεια: ± 0,5%
Αντίσταση φορτίου: 0-9999Ω
9. το φως πηγή υποστήριξη είναι όλα από ανοξείδωτο χάλυβα υλικό, ο οικοδεσπότης είναι αλουμίνιο και χρυσό κουτί δομή, εύκολο να μεταφερθεί.

Πειραματικά έργα
Δοκιμή των δυνατοτήτων των ηλιακών κυττάρων χωρίς φωτισμό·
Δοκιμή σχέσης της τάσης ανοιχτού κυκλώματος ηλιακών κυττάρων, του ρεύματος βραχυκύκλου και της έντασης του φωτός.
Χαρακτηριστικά φορτίου ηλιακών κυττάρων και δοκιμή αποδοτικότητας μετατροπής.
4, σειρά ηλιακών κυττάρων, παράλληλα πειράματα·
Πειράματα μέτρησης της ηλιακής ακτινοβολίας σε εξωτερικούς χώρους.

IV. Πειραματικές αρχές
Η κύρια δομή των ηλιακών κυττάρων είναι ο κόμβος PN. Η σχέση ρεύματος και τάσης ενός ιδανικού κόμβου PN δίνεται από τον ακόλουθο τύπο (1)

Ο τύπος I0 είναι το αντίστροφο κορεσμένο ρεύμα χωρίς φωτισμό, U είναι η τάση στον κόμβο, e είναι το ηλεκτρονικό φορτίο, k είναι η σταθερή Boltzmann και T είναι η θερμοδυναμική θερμοκρασία. Όταν το φως εκπέμπεται στον κόμβο PN της επιφάνειας του ηλιακού κυττάρου, εφόσον η ενέργεια του εισερχόμενου φωτονίου είναι μεγαλύτερη από το απαγορευμένο πλάτος ζώνης του ημιαγωγικού υλικού, το φωτόνιο θα απορροφηθεί από το ηλιακό κύτταρο και θα δημιουργήσει ζευγάρι ηλεκτρονίων-κενών τρύπων. Το καθαρό ρεύμα I της εξόδου ηλιακών κυττάρων είναι η διαφορά μεταξύ του φωτοβιολογικού ρεύματος IPh και του ρεύματος ID του διόδου, το καθαρό ρεύμα I δίνεται από την ακόλουθη εξάρτηση

Όταν η έξοδος των ηλιακών κυττάρων είναι βραχυκύκλωμα, δηλαδή U = 0, το ρεύμα βραχυκύκλωμα ISC = IPh μπορεί να ληφθεί από τον τύπο (2). Όταν η έξοδος της ηλιακής κυττάρας είναι ανοιχτή, δηλαδή I = 0, η τάση ανοιχτού κυκλώματος UOC μπορεί να ωθηθεί. Όταν λειτουργεί κανονικά, το IPh είναι αρκετές βαθμίδες υψηλότερο από το I0, επομένως το 1 από τις παρενθίσεις (2) μπορεί να αγνοηθεί.
Όταν η ηλιακή κυττάρα συνδέεται με την αντίσταση φορτίου, η τάση εξόδου και το ρεύμα της ηλιακής κυττάρας αλλάζουν με την αλλαγή της αντίστασης φορτίου, όταν η αντίσταση φορτίου R είναι σε μια συγκεκριμένη τιμή, η ισχύς εξόδου της ηλιακής κυττάρας είναι η μέγιστη, δηλαδή η μέγιστη ισχύς εξόδου, η αντίστοιχη τάση είναι Um, το ρεύμα είναι Im, Pm = Im * Um. Ο παράγοντας γέμισης ορίζεται ως

Είναι μια σημαντική παράμετρος που αντιπροσωπεύει τις καλύτερες επιδόσεις των ηλιακών κυττάρων. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή σε μια συγκεκριμένη κατάσταση, τόσο υψηλότερη είναι η χρήση του φωτός από την ηλιακή κυττάρα σε περίπτωση αντίστασης φορτίου.