(哈尔滨工程大学 物理实验教学中心)

太阳能电池的特性测量与应用

(哈尔滨工程大学 物理实验教学中心)

1 主要内容

由太阳能电池封装成太阳电池组件，再按需要将1块以上的组件组合成一定功率的太阳电池方阵，经与储能装置、测量控制装置及直流-交流变换装置等相配套，即构成太阳电池发电系统，也称之为光伏发电系统(图1).

图1 实验装置图

开设该实验的目的是让学生掌握太阳能电池的特性，了解太阳能电池的应用，通过具体的应用设计，提高学生的兴趣. 实验内容(3学时)包括：

1)测量不同照度下太阳能电池的伏安特性、开路电压U0和短路电流Is；

2)在不同照度下，测定太阳能电池的输出功率P和负载电阻R的函数关系；

3)确定太阳能电池的最大输出功率Pmax以及相应的负载电阻Rmax和填充因数；

4)测量太阳能电池的光电转换效率；

5)太阳能电池的应用设计.

2 创新点

实验仪器由中心自行研制，具有分立式、模块化的特点. 由学生自己组装，自己连接，自己调试. 太阳能电池作为光电转换器件，人们最关心的是光电转换效率，即有多少光能转换为电能，国内同类的仪器测量的结果不是偏大到40%，就是偏小到10%以下，我们很好地解决了这一问题，测量值为16%～20%.

3 主要成效

通过该实验，增加了学生对太阳能电池特性的认识和理解，增加了学生动手和思考的机会，通过应用设计，启发学生的创新意识. 学过实验后，可以扩展设计太阳能台灯、太阳能充电器、太阳能温度计和太阳能温度报警器；也可以作为电表的改装与校准、自组电桥测电阻实验的太阳能电源.该仪器已被国内10多所高校使用，反馈效果良好.

(执笔：孙晶华)