硅光电池的特性及其应用
一、实验目的
1、初步了解硅光电池机理
2、测量硅光电池开路电动势、短路电流、内阻和光强之间关系
3、在恒定光照下测量光电流、输出功率与负载之间关系 二、实验原理
在P 型半导体上扩散一薄层施主杂质而形成的p-n 结（如右图），由于光照，在A 、B 电极之间出现一定的电动势。

在有外电路时，只要光照不停止，就会源源不断地输出电流，这种现象称为光伏效应。

实验表明：当硅光电池外接负载电阻L R ，其输出电压和电流均随L R 变化而变化。

只有当L R 取某一定值时输出功率才能达到最大值m P ，即所谓最佳匹配阻值LB L R R ，而LB R 则取决于硅光电池的内阻Ri=
SC
OC
I V ，因此OC V 、SC I 和i R 都是太阳能电池的重要参数。

FF 是表征硅光电池性能优劣的指标 ，称为填充因子。

FF 越大，硅光电池的转换效率越高。

FF=
VocIsc
Pm
(1) 图b 是硅光电池的等效电路，在一定负载电阻L R 范围内硅光电池可以近似地视为一个电流源PS I 与内阻i R 并联，和一个很小的电极电阻S R 串联的组合。

三、实验内容
图a 开路电动势、短路电流
与光强关系曲线
图b 太阳能电池等效电路
1、测量开路电动势OC V 与光强D I 的关系，将数据记录表1，并绘制并绘制D I ～OC V 曲线。

(将功能开关切换到OC V )
2、短路电流SC I 的测量
将功能开关切换到SC I ，调节DC 0-1V 电源S U 输出，使微安表读数0I 为10.00-18.00μA （建议取10.00μA ）。

在某一光强D I 下，改变可调电阻R ，使流过检流计（G ）的电流G I 为零。

此时AB 两点之间和AC 两点之间的电压应相等,即AB V =AC V 。

因而I R=00r I ,即短路电流
SC I =I =
R
r I 0
0 (r 0为微安计内阻，为10K Ω)
测量不同光强下，短路电流SC I 与光强D I 的关系，将数据记入表2，并绘制SC I ～D I 曲线。

测量开路电压线路图
测量短路电流线路图
3、按下式求出硅光电池的内阻i R ，并绘制i R ~D I 曲线。

SC
OC
i I V R =
4、流过负载电流L I 与负载两端电压L V 关系测量
*R 为实验仪上标示的L I 取样电阻，为10 K Ω；L R 为电阻箱 ；将L I 取样电阻*R （正、负记号端）与L I （微安表）正、负端对应连接 ，功能切换开关打到L I 档 。

硅光电池在恒定光照下(取D I 约为1000)，测量在不同负载电阻L R 时流过的电流L I 与
输出电压L V =)*
R R I L L +（ ,将数据记入表3，并绘制L I ~L V 曲线 。

计算不同负载电阻下输出功率P ，即P=L V L I ，并绘出P ~L R 曲线 ，确定m P 时的LB R 及填充因子FF SC
OC m
I V P =。

四、 思考题
测量SC I 时，若G I 不为零，如何根据G I 的正、负号，确定增减R 阻值，如G I 为负是加大R 还是减小R 。

五、注意事项
1、本实验提供的连接线为直插式带弹簧片导线，在接线或拆线时应持“手枪头”进行操作，特别在拆线时，严禁直接拉扯导线，否则导线易遭损坏。

2、关闭电源前，请将D I 调到0。

数据表格：
负载特性测量线路图
G
1.开路电动势的测量OC V ，并绘制并绘制D I ～OC V 曲线。

2、短路电流SC I 与光强D I 的关系，并绘制SC I ～D I 曲线。

3曲线、R ~P 曲线。

4、按下式求出硅光电池的内阻i R ，并绘制i R ~D I 曲线。

（SC
OC
i I R
）。