I. Tổng quan

Năng lượng mặt trời là một loại năng lượng mới và việc sử dụng đầy đủ năng lượng mặt trời có thể giải quyết nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của con người. Hiện nay, việc sử dụng năng lượng mặt trời chủ yếu tập trung vào nhiệt và quang điện. Hiện tại có hai cách để sử dụng năng lượng mặt trời, một là sử dụng năng lượng nhiệt để tạo ra hơi nước để chạy máy phát điện và hai là pin mặt trời. Việc sử dụng năng lượng mặt trời và nghiên cứu các đặc tính của pin mặt trời là những chủ đề nóng trong thế kỷ 21, và nhiều nước phát triển đang đầu tư rất nhiều nhân lực và vật lực để nghiên cứu các máy thu năng lượng mặt trời. Thí nghiệm này giới thiệu các tính chất điện và quang học của pin mặt trời và đo cả hai tính chất.

II. Chỉ số kỹ thuật
Máy thử này sử dụng nguồn sáng chuyên nghiệp để mô phỏng ánh sáng mặt trời trong phòng thí nghiệm và bốn tấm pin mặt trời được gắn trên đường ray trượt. Công suất ánh sáng được đo bằng máy đo bức xạ mặt trời, có thể đo các đặc tính vol-amps và hiệu quả chuyển đổi của pin mặt trời.
Chỉ số kỹ thuật cụ thể:
1. Nguồn sáng mô phỏng mặt trời: AC 220V/150W;
2. Pin mặt trời: Đa tinh thể Silicon 60mm × 60mm × 0,3W × 4 tấm;
3. Điện áp mạch mở cho mỗi tấm: 3.78V, dòng ngắn mạch 80mA;
4. DC cung cấp điện áp ổn định: 0~2.5V liên tục điều chỉnh;
Cảm biến bức xạ mặt trời: Công suất thử nghiệm: 0~2000W/m2 Phạm vi phổ: 320nm~1100nm Độ chính xác ít hơn 5%, có thể được đo dưới nguồn ánh sáng mô phỏng và có thể đo giá trị bức xạ mặt trời dưới ánh mặt trời ngoài trời, giúp học sinh nắm bắt tốt hơn hiệu quả bức xạ mặt trời.
6. Đồng hồ đo điện áp kỹ thuật số DC: 0~20V, chỉ báo hiển thị kỹ thuật số ba chữ số, độ chính xác ± 0,5%;
7. Đồng hồ đo dòng điện kỹ thuật số DC: 0~200mA, độ chính xác: ± 0,5%;
8. Tải kháng: 0 ～ 9999Ω;
9. Giá đỡ nguồn sáng là tất cả các vật liệu thép không gỉ, máy chính là cấu trúc hộp nhôm và vàng, dễ mang theo.

III. Dự án thử nghiệm
1, kiểm tra đặc tính volume của pin mặt trời khi không có ánh sáng;
2, kiểm tra mối quan hệ giữa điện áp mạch mở của pin mặt trời, dòng ngắn mạch và cường độ ánh sáng;
3, đặc tính tải pin mặt trời và kiểm tra hiệu quả chuyển đổi;
4, Chuỗi, thí nghiệm song song của pin mặt trời;
5. Thí nghiệm phương pháp đo bức xạ mặt trời ngoài trời.

IV. Nguyên tắc thí nghiệm
Cấu trúc chính của pin mặt trời là nút PN. Mối quan hệ hiện tại và điện áp của nút PN lý tưởng được đưa ra bởi công thức sau (1)

Trong công thức, I0 là dòng bão hòa ngược khi không có ánh sáng, U là điện áp trên nút, e là điện tích electron, k là hằng số Boltzmann và T là nhiệt độ nhiệt động học, có thể được đặt hàng. Khi ánh sáng chiếu vào nút PN trên bề mặt pin mặt trời, miễn là năng lượng của photon tới lớn hơn chiều rộng cấm của vật liệu bán dẫn, photon sẽ được hấp thụ bởi pin mặt trời để tạo ra các cặp electron-lỗ. Net hiện tại đầu ra của pin mặt trời I là sự khác biệt giữa dòng điện quang IPh và dòng điện ống lưỡng cực Id, net hiện tại I được đưa ra bởi công thức thấp hơn

Khi đầu ra của pin mặt trời ngắn mạch, tức là U=0, có thể thu được dòng ngắn mạch ISC=IPh từ (2) loại; Khi đầu ra của pin mặt trời mở mạch, I=0, điện áp mạch hở UOC có thể được đẩy. Khi hoạt động bình thường, IPh cao hơn I0 vài bậc độ lớn, vì vậy 1 trong ngoặc đơn (2) có thể bị bỏ qua.
Khi pin mặt trời kết nối với điện trở tải, điện áp đầu ra và dòng điện của pin mặt trời thay đổi khi điện trở tải thay đổi, khi điện trở tải R ở một giá trị nhất định, công suất đầu ra của pin mặt trời là tối đa, tức là công suất đầu ra tối đa, đặt điện áp tương ứng tại thời điểm này là Um, dòng điện là Im, có Pm=Im * Um. Yếu tố điền được định nghĩa là

Nó là một thông số quan trọng đại diện cho hiệu suất tốt và kém của pin mặt trời. Giá trị càng lớn trong một trạng thái nhất định cho thấy việc sử dụng ánh sáng của pin mặt trời trong trường hợp điện trở tải nên cao hơn.