I. Aperçu

L'énergie solaire est un nouveau type d'énergie et la pleine utilisation de l'énergie solaire peut résoudre la demande croissante d'énergie de l'humanité. Actuellement, l'utilisation de l'énergie solaire se concentre principalement sur la production d'énergie thermique et photovoltaïque. Il existe actuellement deux façons d'utiliser l'énergie solaire, l'une est d'utiliser l'énergie thermique pour produire un générateur alimenté par la vapeur pour produire de l'électricité, l'autre est une cellule solaire. L'utilisation de l'énergie solaire et la recherche sur les caractéristiques des cellules solaires sont des sujets populaires au 21ème siècle, et de nombreux pays développés investissent beaucoup de ressources humaines et matérielles dans la recherche sur les récepteurs solaires. Cette expérience présente les propriétés électriques et optiques des cellules solaires et effectue des mesures sur les deux propriétés.

II. Indicateurs techniques
Ce testeur utilise une source de lumière professionnelle pour simuler la lumière du soleil en laboratoire, quatre panneaux solaires sont montés sur des guides coulissants. La mesure de la puissance lumineuse à l'aide d'un radiomètre solaire permet de mesurer les caractéristiques voltampériques et l'efficacité de conversion des cellules solaires.
Indicateurs techniques spécifiques:
1. Source de lumière analogique solaire: AC 220V / 150W;
2. Cellule solaire: silicium polycristallin 60mm × 60mm × 0.3w × 4 feuilles;
3. Tension de circuit ouvert par tranche: 3.78v, courant de court - circuit 80ma;
Alimentation régulée 4.dc: 0 ~ 2.5V réglable en continu;
Capteur de rayonnement solaire: puissance d'essai: 0 ~ 2000w / m2 gamme spectrale: 320Nm ~ 1100nm précision inférieure à 5%, peut être mesurée sous une source de lumière analogique et peut mesurer la valeur du rayonnement solaire sous le soleil extérieur, afin que les étudiants mieux maîtriser l'efficacité du rayonnement solaire.
6.dc voltmètre numérique: 0 ~ 20v, trois chiffres et demi affichage numérique, précision ± 0,5%;
7. DC ampèremètre numérique: 0 ~ 200mA, précision: ± 0,5%;
8. Résistance de charge: 0 ~ 9999 Ω;
9. Le support de source lumineuse est tout le matériel d'acier inoxydable, l'unité principale est en aluminium et la structure de type de boîte d'or, facile à transporter.

Iii. Projets expérimentaux
1, essai de caractéristique voltampérique des cellules solaires en l'absence de lumière;
2, test de la relation entre la tension de circuit ouvert de la cellule solaire, le courant de court - circuit et l'intensité lumineuse;
3. Caractéristiques de charge de la cellule solaire et test d'efficacité de conversion;
4, chaîne, expériences parallèles de cellules solaires;
5. Méthode expérimentale de mesure du rayonnement solaire à l'extérieur.

Iv. Principes expérimentaux
La structure principale de la cellule solaire est une jonction PN. Les relations de courant et de tension de la jonction PN idéale sont données par la formule (1) suivante:

Où I0 est le courant de saturation inverse en l'absence de lumière, U est la tension sur la jonction, E est la charge électronique, K est la constante de Boltzmann et t représente la température thermodynamique, commandable. Lorsque la lumière brille sur la jonction PN à la surface de la cellule solaire, tant que l'énergie du photon incident est supérieure à la largeur de la bande interdite du matériau semi - conducteur, le photon sera absorbé par la cellule solaire pour créer une paire électron - trou. Le courant net I délivré par la cellule solaire est la différence entre le courant photogénéré IPH et le courant bipolaire ID, le courant net I étant donné par:

Lorsque la sortie de la cellule solaire est en court - circuit, soit U = 0, le courant de court - circuit ISC = IPH peut être obtenu par la formule (2); Lorsque la sortie de la cellule solaire est en circuit ouvert, c'est - à - dire que i = 0, la tension en circuit ouvert uoc peut être poussée. En fonctionnement normal, IPH est de plusieurs ordres de grandeur supérieur à I0, de sorte que le 1 entre parenthèses de la formule (2) peut être ignoré.
Lorsque la cellule solaire est connectée à la résistance de charge, la tension de sortie et le courant de la cellule solaire varient en fonction de la résistance de charge, lorsque la résistance de charge R est à une certaine valeur, la puissance de sortie de la cellule solaire est maximale, c'est - à - dire la puissance de sortie maximale, de sorte que la tension correspondante à ce moment est um, le courant est im, il y a PM = im * Um. Le facteur de remplissage est défini comme

Est un paramètre important représentant la performance inférieure des cellules solaires. Plus la valeur est élevée dans un certain état, ce qui indique que plus la cellule solaire utilise la lumière dans une situation de résistance à la charge.