I. Genel bakış

Güneş enerjisi yeni bir enerji türüdür ve güneş enerjisinin tam kullanımı insanlığın artan enerji ihtiyaçlarını çözebilir. Güneş enerjisinin kullanımı çoğunlukla hem ısı hem de fotovoltaik enerji üretimine odaklanmaktadır. Güneş enerjisini kullanmak için şu anda iki yöntem vardır, biri buharlı jeneratörler üretmek için ısı enerjisini kullanmak ve ikincisi güneş hücreleri. Güneş enerjisinin kullanımı ve güneş hücrelerinin özelliklerinin araştırılması 21. yüzyılda popüler konulardır ve birçok gelişmiş ülke güneş alıcılarının araştırılması için büyük miktarda insan ve maddi enerji harcıyor. Bu deney güneş hücrelerinin elektrik ve optik özelliklerini tanıtır ve her iki özelliği de ölçer.

2. Teknik Göstergeler
Bu test cihazı, laboratuvarda güneş ışığını simüle etmek için profesyonel bir ışık kaynağı kullanır ve dört güneş paneli kaydırma rehberine monte edilir. Güneş radyometresi ile ışık gücünü ölçerek, güneş hücrelerinin voltantlarını ve dönüşüm verimliliğini ölçebilirsiniz.
Özel teknik göstergeler:
1. Güneş analog ışık kaynağı: AC 220V / 150W;
2. Güneş hücreleri: polikristal silikon 60mm x 60mm x 0.3W x 4 adet;
3. Her açık devre gerilimi: 3.78V, kısa devre akımı 80mA;
4. DC gerilim kaynağı: 0 ~ 2.5V sürekli ayarlanabilir;
5. Güneş radyasyonu sensörü: Test gücü: 0 ~ 2000W / m2 Spektrum aralığı: 320nm ~ 1100nm hassasiyeti% 5'ten az, analog ışık kaynağı altında ölçülebilir ve açık güneş altında güneş radyasyonu değerlerini ölçebilir, öğrencilerin güneş radyasyonu verimliliğini daha iyi anlamalarını sağlar.
6. DC dijital voltaj ölçeği: 0 ~ 20V, üç basamaklı yarı ekran göstergesi, ±% 0.5 hassasiyeti;
7. DC dijital akım ölçeği: 0 ~ 200mA, hassasiyet: ±% 0.5;
Yük direnci: 0 ~ 9999Ω;
9. Işık kaynağı desteği tüm paslanmaz çelik malzeme, ana alüminyum ve altın kutu yapısı, taşınabilir.

3. Deney Projeleri
1, ışıksız güneş hücrelerinin voltant özelliği testi;
2. Güneş hücresi açık devre voltajı, kısa devre akımı ve ışık gücü arasındaki ilişki testi;
3. Güneş hücresi yük özellikleri ve dönüşüm verimliliği testi;
4. Güneş hücrelerinin dizi, paralel deneyleri;
Dışarıda güneş radyasyonunun ölçüm yöntemleri deneyleri.

4. Deneysel prensipler
Güneş hücrelerinin ana yapısı PN bağlantısıdır. İdeal PN düğümünün akım ve voltaj ilişkisi aşağıdaki formülle verilir (1)

I0, ışıksız olduğunda ters doymuş akımdır, U düğüm üzerindeki gerilim, e elektron yükdür, k Boltzmann sabitidir ve T, termodinamik sıcaklığı temsil eder. Işık güneş hücresi yüzeyinin PN düğümüne yayıldığında, giren fotonların enerjisi yarı iletken malzemesinin yasaklanmış bant genişliğinden daha büyük olduğu sürece, fotonlar güneş hücresi tarafından emilir ve elektron-delik çiftleri üretir. Güneş hücresi çıkışının net akımı I, fotobiyolojik akım IPh ve diot akımı Id arasındaki farkdır ve net akım I aşağıdaki şekille verilir.

Güneş hücrelerinin çıkış ucu kısa devre olduğunda, yani U = 0, kısa devre akımı ISC = IPh (2) tipinden elde edilebilir; Güneş hücrelerinin çıkış ucu açık olduğunda, yani I = 0, açık devre voltajı UOC'yi itmek mümkün. Normal çalıştığında, IPh I0'dan birkaç derece daha yüksektir, bu nedenle (2) parantezlerden 1 göz ardı edilebilir.
Güneş hücreleri yük direncine bağlandıktan sonra, güneş hücrelerinin çıkış voltajı ve akımı yük direncinin değiştiği gibi değişir, yük direnci R belirli bir değerde olduğunda, güneş hücrelerinin çıkış gücü maksimumdur, yani maksimum çıkış gücü, bu zamanda karşılık gelen voltajı Um, akım Im, Pm = Im * Um. Doldurma faktörü şu şekilde tanımlanır:

Güneş hücrelerinin iyi ve kötü performansını temsil eden önemli bir parametredir. Belirli bir durum altında değer ne kadar büyük olursa, güneş hücrelerinin yük direnci koşullarında ışığın kullanımı ne kadar yüksektir.