Спектральная характеристика фотоэлемента

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

Спектральная характеристика фотоэлемента это зависимость тока короткого замыкания от длины волны падающего света. Для кремниевого фотоэлемента максимум спектральной характеристики почти соответствует максимуму спектрального распределения энергии солнечного света (рис. 6). Именно поэтому кремниевые фотоэлементы широко используются для создания солнечных батарей.

Рис. 6. Спектр Солнца (Т ≈ 5800 К), спектр света лампы (Т ≈ 2000 K) и спектральная чувствительность кремниевой солнечной ячейки.

Спектр лампы и Солнца отличаются тем, что у Солнца больше коротковолнового излучения (с большей энергией), а у лампы больше длинноволновая составляющая. Таким образом, лампа сильнее нагревает фотоэлемент, поэтому ее свет дает меньший ток короткого замыкания и, соответственно, меньший КПД.

Если энергия кванта света меньше ширины запрещенной зоны, то фотоэффекта не будет вовсе, поэтому существует минимальная энергия (или максимальная длина волны), при которой эффект ещё наблюдается. Для кремния Si ширина запрещенной зоны E_g=1,1 эВ, что соответствует длине волны λ_max=1,3 мкм и частоте ν=2,5·10¹⁴ Гц.

5. Зависимость I_к.з. и U_хх от температуры.

С повышением температуры фотоэлемента происходит: а) понижение потенциального барьера (уменьшатся ширина запрещенной зоны) и б) увеличивается количество основных носителей, имеющих бо́льшую энергию, т.е. происходит перераспределение носителей по уровням. Понижение барьера приводит к понижению напряжения холостого хода (а также тока короткого замыкания) – уменьшается площадь под ВАХ – уменьшается КПД фотоэлемента (рис. 7).

Рис. 7. Вольт-амперная характеристика солнечной батареи: a) с охлаждающим вентилятором, b) без охлаждающего вентилятора, c) при экранировке стеклянным колпаком.

II. Порядок выполнения работы

Определение интенсивности света на разных расстояниях от лампы.

Установить датчик интенсивности (ДИ) в держатель. Поместить держатель на линейку на расстоянии 1 м от лампы. Снять с разъемов датчика заглушки. Подключить разъемы датчика к мультиметру - к разъемам «com» и «VΩHz». Перевести мультиметр в режим измерения напряжения – повернуть ручку предела шкалы на отметку «200 mV». Включить лампу и мультиметр. Для расстояние (r) от датчика до лампы от 1 м до 50 см с шагом 5 см, записать показания мультиметра в табл.1. Показания мультиметра записываются через 10 секунд после перемещения датчика. Выключить лампу. РАССТОЯНИЕ НЕ ДОЛЖНО БЫТЬ МЕНЬШЕ 50 см!

Табл. 1.

r, см	U_J, В	J, Вт/м²	U_хх, В	I_кз, мА

2. Измерение зависимости U_хх от освещенности.

Установить фотоэлемент в держатель. Поместить держатель на линейку на расстоянии 1 м от лампы. Подключить фотоэлемент к мультиметру – к разъемам «com» и «VΩHz». Перевести мультиметр в режим измерения напряжения – повернуть ручку предела шкалы на отметку «20 V». Включить лампу и мультиметр. Изменяя расстояние от фотоэлемента до лампы от 1 м до 50 см с шагом 5 см, измерить зависимость U_хх от расстояния до лампы, Данные занести в таблицу 1. Выключить лампу

3. Измерение зависимости I_кз от освещенности.

Не меняя схему, перевести мультиметр в режим измерения тока с пределом шкалы «200 mA». Включить лампу. Изменяя расстояние от фотоэлемента до лампы от 1 м до 50 см с шагом 5 см, измерить I_кз Данные занести в таблицу 1. Выключить лампу и мультиметр.

4. Измерение ВАХ и получение ее зависимости от освещенности.

Подключить один разъем фотоэлемента к мультиметру (М1) – к разъему «mA», а другой к сопротивлению (R) – к одному из разъемов, (но не к желтому «max600V~»). Подключить второй разъем сопротивления (но не желтый) ко второму разъему мультиметра – «COM». Перевести мультиметр в режим измерения тока с пределом шкалы «200 mA». Подключить к фотоэлементу (к разъемам уже подключенных к фотоэлементу штекеров) второй мультиметр (М2) (разъемы «com» и «VΩHz»). Перевести его в режим измерения напряжения с пределом шкалы «20 V».

а) Поставить фотоэлемент на расстоянии 50 см от лампы. Перевести бегунок сопротивления в положение максимального значения R (положение, наиболее удаленное от разъемов). Включить лампу. Плавно изменяя сопротивление R (двигая бегунок в сторону разъемов) измерить зависимость тока от напряжения в пределах напряжения от 2,05 В до 1 В с шагом 0,01 В для U = 2,05 ÷ 2 В и с шагом 0,1 В для U = 2 ÷ 1 В. Данные занести в табл.2.

Табл. 2.

r = 50 см			r = 70 см		r = 90 см
J, Вт/м² =			J, Вт/м² =		J, Вт/м² =
U, В	I, мА	P, мВт	U, В	I, мА	U, В	I, мА

б) Повторить пункт а) для расстояний 70 и 90 см. Данные также занести в таблицу 2.

Выключить лампу.

5. Влияние фильтра на ВАХ и U_хх солнечной батареи.

Одним из способов понижения температуры является помещение между лампой и фотоэлементом стеклянной пластины, которая отсекает инфракрасное излучение.

Выставить держатель с фотоэлементом на расстоянии 50 см от ламы. Собрать схему из пункта 4. Включить лампу. Поставить стеклянную пластинку на пути света, снять ВАХ со стеклянной пластинкой. Снять U_хх со стеклянной пластинкой.. Полученные данные записать в таблицу 3. Выключить лампу

Табл. 3.

Без стеклянной пластины		Со стеклянной пластиной
U, В	I, мА	U, В	I, мА
.	.	.	.
.	.	.	.
U_хх, В =		U_хх, В =

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 4142; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!