- •Авторы методических указаний выражают благодарность доц. И.И. Парфёновой за помощь в подготовке материалов.
- •Научный редактор доц. Т.В. Стоянова
- •Введение
- •Рекомендации к выполнению лабораторных работ
- •Работа 3. Солнечные элементы
- •1. Основные теоретические положения
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Принцип действия солнечного элемента, внутренний фотоэффект
- •1.3. Основные физические процессы, происходящие в солнечном элементе.
- •1.4. Плотность тока через фотодиод
- •1.5. Основные характеристики солнечного элемента
- •1.5.1. Вольт-амперная характеристика.
- •1.5.2. Световые характеристики солнечного элемента
- •1.5.3. Эффективность преобразовасвета в электрическую энергию
- •1.5.4. Спектральная характеритика солнечного элемента
- •2.5.5. Зависимость тока короткого замыкания и напряжения холостого хода от температуры
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Порядок выполнения работы
- •4.1. Снятие зависимости интенсивности света от расстояния до источника
- •4.2. Измерение зависимости напряжения холостого хода от освещенности
- •4.3. Измерение зависимости тока короткого замыкания от освещенности
- •4.4. Снятие вольт-амперной характеристики солнечного элемента в зависимости от освещенности
- •4.5. Исследование влияния фильтра на вольт-амперную характеристику и напряжение холостого хода солнечного элемента
- •5. Обработка экспериментальных данных
- •Требования к отчёту
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание:
4.3. Измерение зависимости тока короткого замыкания от освещенности
1. Не меняя схему предыдущего эксперимента, перевести мультиметр в режим измерения тока с пределом шкалы «200 mA».
2. Включить лампу.
3. Изменяя расстояние от фотоэлемента до лампы в диапазоне от 1 м до 50 см с шагом 5 см, измерить ток короткого замыкания Iкз.
4. Данные занести в таблицу 2.
5. Выключить мультиметр и лампу.
4.4. Снятие вольт-амперной характеристики солнечного элемента в зависимости от освещенности
1. Подключить один разъём солнечного элемента к мультиметру 2 – к разъёму «mA», а другой к одному из разъёмов сопротивления (R). Внимание! Жёлтый разъём не использовать!
2. Подключить второй разъём сопротивления ко второму разъёму мультиметра – «COM».
3. Перевести мультиметр в режим измерения тока с пределом шкалы «200 mA».
4. Подключить к фотоэлементу (к разъёмам уже подключенных к фотоэлементу штекеров) второй мультиметр 3 (разъёмы «com» и «VΩHz»).
5. Перевести его в режим измерения напряжения с пределом шкалы «20 V».
6. Поставить фотоэлемент на расстоянии 50 см от лампы.
7. Перевести бегунок сопротивления в положение максимального значения R (положение, наиболее удалённое от разъёмов).
8. Плавно изменяя сопротивление R движением бегунка в сторону разъёмов, измерить зависимость тока от напряжения в диапазоне напряжений от 2,05 В до 1 В, причем в диапазоне 2,05 – 2,0 В с шагом 0,01 В; в диапазоне 2,0 – 1,0 с шагом 0,1 В.
Таблица 3.
r = 50 см без освещения |
r = 50 см
|
r = 70 см |
r = 90 см |
||||||||
J, Вт/м2 = |
J, Вт/м2 = |
J, Вт/м2 = |
J, Вт/м2 = |
||||||||
U, В |
I, мА |
P, мВт |
U, В |
I, мА |
P, мВт |
U, В |
I, мА |
P, мВт |
U, В |
I, мА |
P, мВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. Данные занести в таблицу 3.
10. Включить лампу.
11. Повторить пункты 7 – 9 для расстояний 50, 70 и 90 см. Данные также занести в таблицу 3. (Данные вольт-амперной характеристики, снятые на расстоянии 50 см от лампы также занести в таблицу 3 (первый столбик).
12. Выключить лампу.
4.5. Исследование влияния фильтра на вольт-амперную характеристику и напряжение холостого хода солнечного элемента
Одним из способов понижения температуры является помещение между лампой и солнечным элементом стеклянной пластины, которая отсекает инфракрасное излучение. Для проведения этого эксперимента следует:
1. Выставить держатель с фотоэлементом на расстоянии 50 см от ламы.
2. Собрать схему из пункта 4.4.
3. Включить лампу.
4. Поставить стеклянную пластинку на пути света, снять вольт-амперную характеристику со стеклянной пластинкой.
5. Снять значение напряжения холостого Uхх со стеклянной пластинкой. Полученные данные записать в таблицу 4.
6. После окончания измерений необходимо выключить электроизмерительные приборы.
7. Выключить лампу.
Таблица 4.
Без стеклянной пластины |
Со стеклянной пластиной |
||
U, В |
I, мА |
U, В |
I, мА |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
Uхх, В = |
Uхх, В = |
||
