I. Przegląd

Energia słoneczna jest nowym rodzajem energii, a pełne wykorzystanie energii słonecznej może rozwiązać rosnące zapotrzebowanie na energię. Obecnie wykorzystanie energii słonecznej koncentruje się głównie na produkcji energii cieplnej i fotowoltaicznej. Istnieją obecnie dwa sposoby wykorzystania energii słonecznej do wytwarzania energii, po pierwsze wykorzystanie energii cieplnej do wytwarzania energii w generatorach napędzanych parą, a po drugie w ogniwach słonecznych. Korzystanie z energii słonecznej i badania właściwości ogniw słonecznych są popularnym tematem XXI wieku, a wiele krajów rozwiniętych poświęca dużą ilość sił ludzkich i materialnych na badania odbiorników energii słonecznej. Eksperyment ten przedstawia właściwości elektryczne i optyczne ogniw słonecznych i zmierza obie właściwości.

II. Wskaźniki techniczne
Tester wykorzystuje profesjonalne źródło światła do symulacji światła słonecznego w laboratorium, a cztery panele słoneczne są zainstalowane na szynie przesuwnej. Pomiar mocy światła za pomocą radiometru słonecznego umożliwia pomiar woltantów i efektywności konwersji ogniw słonecznych.
Konkretne wskaźniki techniczne:
1. źródło światła słonecznego: prąd zmienny 220V / 150W;
2. Akumulatory słoneczne: polikryształowy krem 60 mm x 60 mm x 0,3 W x 4 karty;
Napięcie dla każdego obwodu otwartego: 3,78V, prąd krótkościowy 80mA;
Zasilanie regulacyjne prądu stałego: 0 ~ 2,5 V ciągle regulowane;
Czujnik promieniowania słonecznego: Moc testowa: 0 ~ 2000W / m2 Zakres spektralny: 320 nm ~ 1100 nm Dokładność mniejsza niż 5%, można zmierzyć pod źródłem światła analogowym i zmierzyć wartość promieniowania słonecznego na zewnątrz pod słońcem, aby uczniowie lepiej opanowali efektywność promieniowania słonecznego.
Licznik napięcia cyfrowego prądu stałego: 0-20V, trzycyfrowy wyświetlacz półcyfrowy, dokładność ± 0,5%;
Licznik prądu cyfrowego prądu stałego: 0-200mA, dokładność: ± 0,5%;
Oporność obciążenia: 0-9999Ω;
9. Wstrzymanie źródła światła jest wykonane ze stali nierdzewnej, a gospodarz to konstrukcja aluminiowa i złota, która jest łatwa do przenoszenia.

III. Projekty eksperymentalne
1, badanie właściwości woltantowych ogniw słonecznych bez światła;
Testowanie relacji między napięciem otwartym obwodem, prądem krótkoobwodowym i intensywnością światła w ogniwach słonecznych;
3, charakterystyki obciążenia ogniw słonecznych i badania wydajności konwersji;
4, łańcuch ogniw słonecznych, eksperymenty równoległe;
Metody pomiaru promieniowania słonecznego na zewnątrz.

IV. Zasada eksperymentalna
Główną strukturą ogniw słonecznych są węzły PN. Stosunek prądu i napięcia dla idealnego węzła PN jest podany poniżej (1)

W wyrazie, I0 jest odwróconym prądem nasyconym w czasie nieoświetlenia, U jest napięciem na węzłe, e jest ładunkiem elektrycznym, k jest stałą Boltzmana, T oznacza temperaturę termodynamiczną. Kiedy światło jest promienione na węzł PN powierzchni ogniwa słonecznego, o ile energia wchodzącego fotonu jest większa niż zabroniona szerokość pasma materiału półprzewodnika, foton będzie wchłaniany przez ogniwo słoneczne, tworząc parę elektron-dziura. Prąd netto wyjściowy ogniw słonecznych I jest różnicą pomiędzy prądem fotobiologicznym IPh i prądem id diody, prąd netto I jest podany poniżej

W przypadku krótkiego zamknięcia wyjściowego ogniwa słonecznego, tj. U = 0, prąd krótkiego zamknięcia ISC = IPh można uzyskać przez typ (2); Kiedy wyjście ogniwa słonecznego jest otwarte, tj. I = 0, napięcie UOC może być napięte. Podczas normalnego działania IPh jest o kilka stopni wyższy niż I0, więc 1 w nawiasach typu (2) może być pominięty.
Kiedy ogniwo słoneczne jest podłączone do oporu obciążenia, napięcie wyjściowe i prąd ogniwa słonecznego zmieniają się wraz z zmianą oporu obciążenia, kiedy opor obciążenia R jest w określonej wartości, moc wyjściowa ogniwa słonecznego jest maksymalna, to znaczy maksymalna moc wyjściowa, ustawienie odpowiedniego napięcia jest Um, prąd jest Im, Pm = Im * Um. Czynnik wypełniania jest zdefiniowany jako

Jest to ważny parametr reprezentujący doskonałą wydajność ogniw słonecznych. Im większa wartość w określonym stanie, tym wyższe wykorzystanie światła przez ogniwa słoneczne w przypadku oporu obciążenia.