I. Áttekintés

A napenergia egy új energiaforrás, és a napenergia teljes felhasználása megoldhatja az emberiség növekvő energiaigényét. Jelenleg a napenergia felhasználása elsősorban a hőenergiára és a fotovoltaikus energiatermelésre összpontosít. Jelenleg két módja van a napenergia termeléséhez, az egyik a hőenergia használata gőz hajtású generátorok termeléséhez, a második a napelemek termeléséhez. A napenergia felhasználása és a napelemek jellemzőinek tanulmányozása a 21. század legnépszerűbb témája, és sok fejlett ország jelentős mennyiségű emberi és anyagi erőt fordít a napenergiát vevők kutatására. Ez a kísérlet bemutatja a napelemek elektromos és optikai tulajdonságait, és mindkét tulajdonságot méri.

2. Technikai mutatók
A tesztelő professzionális fényforrásokkal szimulálja a napfényt a laboratóriumban, és négy napelemet szerel a csúszó vezetőpályára. A fényteljesítmény mérése napsugármérővel mérheti a napelemek voltantitását és átalakítási hatékonyságát.
Konkrét technikai mutatók:
Nap szimulációs fényforrás: AC 220V / 150W;
2. napelem: polikristályos szilícium 60mm x 60mm x 0,3W x 4 lap;
3. Nyílt áramkör feszültség: 3,78V, rövidzárú áram 80mA;
4. DC szabályozható tápegység: 0 ~ 2.5V folyamatosan állítható;
5. Napsugárzás érzékelő: teszt teljesítmény: 0 ~ 2000W / m2 spektrum tartomány: 320 nm ~ 1100 nm pontosság kevesebb, mint 5%, akkor lehet mérni analóg fényforrás alatt, és lehet mérni a napsugárzás értékét a szabadtéri nap alatt, hogy a diákok jobban megértsék a napsugárzás hatékonyságát.
6. egyenáramú digitális feszültségmérő: 0 ~ 20V, három féljegyű kijelző, pontosság ± 0,5%;
Digitális árammérő: 0-200mA, pontosság: ± 0,5%;
terhelési ellenállás: 0-9999Ω;
9. Fényforrás tartó minden rozsdamentes acél anyag, a házigazda alumínium és arany doboz szerkezet, könnyen hordozható.

3. Kísérleti projektek
1. fény nélküli napelemek voltant jellemzőinek vizsgálata;
2. a napelemek nyitott áramkörű feszültsége, rövidzárú áram és fényerőség viszonyának vizsgálata;
a napelemek terhelési jellemzői és átalakítási hatékonysági vizsgálata;
4. napelemek lánca, párhuzamos kísérletek;
Kültéri napsugárzás mérésének módszerei.

4. Kísérleti elvek
A napelemek fő szerkezete a PN csomópont. Az ideális PN csomópont áram és feszültség viszonyát az alábbi (1) kifejezés adja:

A képlet szerint I0 a fény nélküli fordított telített áram, U a csomóponton lévő feszültség, e az elektron töltés, k a Boltzmann-állandó, T pedig a termodinamikai hőmérséklet. Amikor a fény a napcella felszínén lévő PN csomópontra jut, amíg a belépő fotonok energiája nagyobb, mint a félvezető anyag tiltott sávszélessége, a fotonok felszívódnak a napcella által, és elektron-üres lyuk párokat teremtenek. A napelem kimeneti nettó áram I a fotobiológiai áram IPh és a dióda áram Id közötti különbség, a nettó áram I az alábbiakban

Ha a napelem kimeneti vége rövidzárt, azaz U = 0, a rövidzárt áram ISC = IPh a (2) típusból kapható; Amikor a napelem kimeneti vége nyitva van, azaz I = 0, a nyitott áramkörű feszültség UOC-t lehet nyomni. Normális működés közben az IPh több mennyiségi szinttel magasabb, mint az I0, így az 1 (2) zárója figyelmen kívül hagyható.
Amikor a napelem csatlakozik a terhelési ellenálláshoz, a napelem kimeneti feszültsége és árama változik a terhelési ellenállás változásával, amikor a terhelési ellenállás R egy adott értékben van, a napelem kimeneti teljesítménye a legnagyobb, azaz a maximális kimeneti teljesítmény, a megfelelő feszültség Um, az áram Im, Pm = Im * Um. A töltési tényező meghatározása

Fontos paraméter a napelemek teljesítményének. Minél nagyobb az érték egy adott állapotban, annál nagyobb a napelem fényfelhasználási aránya a terhelési ellenállás esetén.