I. ОБЩИЙ ОБЗОР

Солнечная энергия - это новый вид энергии, и ее полное использование может удовлетворить растущие потребности человечества в энергии. В настоящее время использование солнечной энергии в основном сосредоточено на тепловой и фотоэлектрической энергии. В настоящее время существует два способа использования солнечной энергии для производства электроэнергии: один - использование тепловой энергии для генерации генератора с паровым приводом, а другой - солнечные батареи. Использование солнечной энергии и изучение характеристик солнечных батарей являются актуальными темами XXI века, и многие развитые страны вкладывают значительные людские и материальные ресурсы в исследования солнечных приемников. В этом эксперименте описаны электрические и оптические свойства солнечных элементов и измерены оба свойства.

II. Технические показатели
Этот испытательный прибор использует специализированные источники света для моделирования солнечного света в лаборатории, а четыре солнечные батареи установлены на скользящей направляющей. Мощность света измеряется с помощью солнечного радиометра, который измеряет вольт - ампер - характеристики и эффективность преобразования солнечных элементов.
Конкретные технические показатели:
1. Солнечные аналоговые источники света: переменный 220V / 150W;
2. Солнечные батареи: поликристаллический кремний 60 мм × 60 мм × 0,3 Вт × 4 пластины;
3. напряжение открытого замыкания на пластину: 3,78 В, ток короткого замыкания 80 мА;
4. Стабилизирующий источник постоянного тока: 0 - 2,5 В непрерывно регулируемый;
Датчики солнечного излучения: испытательная мощность: спектральный диапазон от 0 до 2000 Вт / м2: 320 нм до 1100 нм с точностью менее 5%, может быть измерена в аналоговом источнике света, а также на открытом солнце для измерения солнечного излучения, чтобы студенты могли лучше понять эффективность солнечного излучения.
6. Цифровой вольтметр постоянного тока: 0 ~ 20В, трехзначный полуцифровой индикатор, точность ±0,5%;
7. Цифровой амперметр постоянного тока: 0 - 200 мА, точность: ±0,5%;
8. Сопротивление нагрузки: 0 - 9999 Ом;
9. Все опоры источника света являются материалами из нержавеющей стали, главный компьютер представляет собой алюминиевую и золотую коробчатую конструкцию, удобную для переноски.

III. Экспериментальные проекты
Испытание вольт - ампер - характеристик солнечных элементов при отсутствии света;
Тестирование связи между напряжением открытого замыкания солнечных элементов, током короткого замыкания и интенсивностью света;
Тестирование нагрузочных характеристик солнечных батарей и эффективности преобразования;
4. Последовательные, параллельные эксперименты с солнечными батареями;
Эксперимент по методам измерения солнечной радиации на открытом воздухе.

IV. Принцип эксперимента
Основная структура солнечных батарей - PN - узлы. Отношение тока и напряжения к идеальному PN - переходу определяется следующей формулой (1)

В формуле I0 - это обратный ток насыщения при отсутствии света, U - напряжение на переходе, e - электронный заряд, k - константа Больцмана, T - термодинамическая температура, которая может быть получена. Когда свет попадает на PN - узел на поверхности солнечных батарей, фотоны поглощаются солнечными батареями, создавая пары электронов - дырок, если энергия падающего фотона превышает запрещенную ширину полосы полупроводникового материала. Чистый ток солнечной батареи I - это разница между световым током IPh и биполярным током ID, чистый ток I определяется следующей формулой

При коротком замыкании на выходном конце солнечной батареи, то есть U = 0, ток короткого замыкания может быть получен формулой (2) ISC = IPh; Когда выходной конец солнечной батареи включен, то есть I = 0, можно толкать напряжение включения UOC. При нормальной работе IPh на несколько порядков выше I0, поэтому 1 в скобках (2) можно игнорировать.
Когда солнечный элемент подключается к нагрузочному сопротивлению, выходное напряжение и ток солнечной батареи изменяются с изменением сопротивления нагрузки, когда нагрузочное сопротивление R в определенное время, выходная мощность солнечной батареи является максимальной, то есть максимальной выходной мощностью, в это время соответствующее напряжение Um, ток Im, есть Pm = Im * Um. Коэффициент заполнения определяется как

Это важный параметр, отражающий преимущества и недостатки солнечных батарей. Чем больше значение в определенном состоянии, тем выше использование света солнечными батареями при сопротивлении нагрузки.