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光电检测实验报告

  实验名称：硅光电池特性测试实验

实验者：   

实验班级：

实验时间：

指导老师：  宋老师

一：实验目的

1、学习掌握硅光电池的工作原理

2、学习掌握硅光电池的基本特性

3、掌握硅光电池基本特性测试方法

4、了解硅光电池的基本应用

二、实验内容

1、硅光电池短路电路测试实验

2、硅光电池开路电压测试实验

3、硅光电池光电特性测试实验

4、硅光电池负载特性测试实验

5、硅光电池光谱特性测试实验

三、实验仪器

1、硅光电池综合实验仪             1个

2、光通路组件                     1只

3、光照度计                       1台

4、2#迭插头对（红色，50cm）      10根

5、2#迭插头对（黑色，50cm）      10根

6、三相电源线                     1根

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硅光电池基本特性的研究

太阳能是一种清洁能源、绿色能源，许多国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究和利用。硅光电池是一种典型的太阳能电池，在日光的照射下，可将太阳辐射能直接转换为电能，具有性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等一系列优点，是应用极其广泛的一种光电传感器。因此，在普通物理实验中开设硅光电池的特性研究实验，介绍硅光电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。

[实验目的]

1．测量太阳能电池在无光照时的伏安特性曲线；

2.测量太阳能电池在光照时的输出特性，并求其的短路电流 I _SC、开路电压 U_OC 、最大FF

3.测量太阳能电池的短路电流 I 及开路电压U 与相对光强 J /J₀   的关系，求出它们的近似函数关系；

 [实验原理]  

1、硅光电池的基本结构

目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。当PN结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN结的单向导电性,电流方向是从P指向N。

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提示：本材料始终由实验室保存，并供所有实验同学使用。保持材料的整洁，不作标记、批注。本周内实验中心将开始提供实验指导册，其中包含本材料内容。请及时与中心联系，tel：66366787。

                               硅光电池测量实验室

                                   2006.9.25

编号：

硅光电池基本特性研究

光电池又称光伏电池。光电池的种类较多，如硒光电池，氧化亚铜光电池，硫化铊光电池，锗光电池，硅光电池，砷化镓光电池等。其中硅光电池具有较多的优点，如性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、能量转换效率高、结构简单、重量轻、寿命长、价格便宜、使用方便，因而得到广泛应用。本实验研究硅光电池的基本特性。

硅光电池可以用作光信号探测器（光电传感器），在光电转换、自动控制和计算机输入和输出等现代化科学技术中发挥重要作用。另一方面硅光电池可将太阳能转换成电能，如果把许多硅光电池科学地串联或并联起来，可以建成太阳能发电站，为人类更有效地利用太阳能开辟新道路。

本实验要求通过对硅光电池基本特性的测量，了解和掌握其特性及有关的测量方法，进而对日益广泛使用的各种光电器件有更深入的了解。

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硅光电池实验报告  

    光电08305何江武

一、实验目的

1、学习掌握硅光电池的工作原理

2、学习掌握硅光电池的基本特性

3、掌握硅光电池基本特性测试方法

二、实验内容

1、硅光电池短路电路测试实验

2、硅光电池开路电压测试实验

3、硅光电池伏安特性测试实验

4、硅光电池光谱特性测试实验

三、实验仪器

1、硅光电池综合实验仪  1个          2、光通路组件               1只

3、光照度计     1台                 4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根

5、2#迭插头对（黑色，50cm  10根     6、三相电源线               1根

7、实验指导书    1本                8、20M 示波器               1台

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硅光电池特性测试实验报告

组长：杨博       

组员：付中亮     

                     熊鹏      

                     郭晓峰     

指导教师：王凌波

实验日期：20##年10月11日

                         2012年10月16日

 提交日期：20##年11月 11 日

一、  实验目的

1、        学习掌握硅光电池的工作原理

2、        学习掌握硅光电池的基本特性

3、        掌握硅光电池基本特性测试方法

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实验七光电池的光电特性及伏安特性

一、实验目的

1、了解硅光电池的光照特性，即短路电流及开路电压与光照的关系。

2、了解光电池在照度一定得情况下，它的输出电流与电压随负载变化的关系。

二、实验原理

PN结的形成及单向导电性

采用反型工艺在一块N型（P型）半导体的局部掺入浓度较大的三价（五价）杂质，使其变为P型（N型）半导体。如果采用特殊工艺措施，使一块硅片的一边为P型半导体，另一边为N型半导体则在P型半导体和N型半导体的交界面附近形成PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础，许多半导体器件都含有PN结。如图1所示，Θ代表得到一个电子的三价杂质（例如硼）离子，带负电；代表失去一个电子的五价杂质（例如磷）离子，带正电。由于P区有大量空穴（浓度大），而N区的空穴极少（浓度小），即P区的空穴浓度远远高于N区，因此空穴要从浓度大的P区向浓度小的N区扩散，并与N区的电子复合，在交界面附近的空穴扩散到N区，在交界面附近一侧的P区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空间电荷区。同样，N区的自由电子也要向P区扩散，并与P区的空穴复合，在交界面附近一侧的N区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区。这些离子是不能移动的，因而在P型半导体和N型半导体交界面两侧形成一层很薄的空间电荷区，也称为耗尽层，这个空间电荷区就是PN结。

形成空间电荷区的正负离子虽然带电，但是它们不能移动，不参与导电。而在这个区域

内，载流子极少，所以空间电荷区的电阻率很高。此外，这个区域内多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗尽了，所以空间电荷区有时称为耗尽层。

正负空间电荷在交界面两侧形成一个电场，成为内电场，其方向从带正电的N区指向带负电的P区，如图1所示。由P区向N区扩散的空穴在空间电荷区将受到内电场的阻力，而由N区向P区扩散的自由电子也将受到内电场的阻力，即内电场对多数载流子（P区的空穴和N区的自由电子）的扩散运动起阻挡作用，所以空间电荷区又称为阻挡层。

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