浅谈太阳能电池的基本特性与发展前景 摘要：21世纪，能源危机日益严重，积极寻找替代能源，开发节能技术尤为重要，作为新能源之一的太阳能，对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。太阳能电池的基本特性与生活生产实际中的应用以及其发展前景尤为受到关注。近年来，各大高校、实验室也纷纷开设关于太阳能性能测试实验的课程，学生在实验中研究并掌握太阳能电池的基本特性。

关键词：太阳能电池、基本特性、发展前景

Talking about the basic characteristics and

development prospects of solar cells

Specialty ：Applied Chemistry 1204 class Name：：NiuXiaopo

Student ID ：12033414

Summary：The 21st century, the increasingly serious energy crisis, actively looking for alternative energy

sources, the development of energy-saving technology is particularly important, as one of the new solar energy make full use of solar energy can solve the growing problem of human growth in energy demand. The basic characteristics of the solar cell production and life as well as its practical application prospects are particularly attention. In recent years, major universities,

laboratories have also opened on solar performance test

of the course, students study and master the basic characteristics of solar cells in the experiment. Keywords: solar cells、Basic characteristics、 the

development prospects

引言：由于人类对可再生能源的不断需求, 促使人们致力于开发新型能源，太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。合理的利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略。本文主要介绍太阳能电池的原理及其基本特性以及在生产生活中的应用。

一、太阳能电池的工作原理

太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是PN结在光照时结两端会产生光生电动势的现象。当光照在P型硅的外表面上时，如果照射光子能量大于材料的禁带宽度，则光子被吸收而在P区产生光生电子对，即光生电子和光生空穴。由于P型硅做得很薄，故有很多光生载流子扩散到PN结中。又因为PN结本身存在内电场，方向从N区指向P区，固而扩散的光生电子被电场加速而出穿过PN结到达

N区，而光生空穴扩散到PN结中后，会被电场拉回到原来的P区。这样，光生电子与光生空穴形成光生电场，方向与内电场相反。

二、太阳能电池的基本特性

1、太阳能电池的极性

硅太阳能电池的一般制成P+/N型结构或N+/P型结构，P+和N+,

表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型；N和P，表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。

2、太阳电池的性能参数

太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。

3 太阳能电池的伏安特性

P-N结太阳能电池包含一个形成于表面的浅P-N结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。当电池暴露于太阳光谱时,能量小于禁带宽度Eg的光子对电池输出并无贡献。能量大于禁带宽度Eg的光子才会对电池输出贡献能量Eg,大于Eg的能量则会以热的形式消耗掉。因此,在太阳能电池的设计和制造过程中,必须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。

三、太阳能电池的主要性能参数

1、开路电压

开路电压UOC：即将太阳能电池置于100 mW/cm2的光源照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。

2、短路电流

短路电流ISC：就是将太阳能电池置于标准光源的照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流。

3、最大输出功率

太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大,即可获得最大输出功率，用符号Pm表示。此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流，分别用符号Um和Im表示。

4、填充因子FF

太阳能电池的另一个重要参数是填充因子FF，他是最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比。FF是衡量太阳能电池输出特性的重要指标，是代表太阳能电池在带最佳负载时，能输出的最大功率的特性，其值越大表示太阳能电池的输出功率越大。实际上，由于受串联电阻和并联电阻的影响，实际太阳能电池填充因子的值要低于上式所给出的理想值。串、并联电阻对填充因子有较大影响。串联电阻越大，短路电流下降越多，填充因子也随之减少的越多；并联电阻越小，这部分电流就越大，开路电压就下降的越多，填充因子随之也下降的越多。

5、转换效率

太阳能电池的转换效率指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率,等于太阳能电池的输出功率与入射到太阳能电池表面的能量之比。太阳能电池的光电转换效率是衡量电池质量和技术水平的重要参数,他与电池的结构、结特性、材料性质、工作温度、放射性粒子辐射损伤和环境变化等有关。

四、太阳能电池的发展前景

社会的发展是需要有物质能源的支持，但随着社会的发展，那些有限的能源越来越少，面对这样严峻的形式，开发新的能源便是当今人们所要必须解决的问题。

新能源区别于传统的能源的其他能源。它包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量 。和传统能源相比较，新能源普遍具有污染少、储量大的特点。

太阳能电池由于其制造的成本较高，所以它的使用普及度就比较低，但要从一个长远的角度来分析，如果我们能够认识到太阳能，这个天然能源的重要性，我觉得我国，及世界各国政府应该采取相应的政策来支持太阳能在生活中的普及使用。这样不但减少了对环境的污染，同时解决了源缺少的问题，岂不是一举两得，并且这些设施可以长久使用，对我们的后代有着不可估量的贡献。

我国太阳能的研究开发也较有起色。有很多太阳能大厦建筑。南开大学在天津建立铜铟硒太阳电池中试线，使我国成为继德、美、日之后第4 个开展这种电池中试的国家。随着科技的发展，我们可以将更先进的技术拥有到新能源领域中，太阳能也将会成为未来能源的主要之一。

五、总结

通过对太阳能电池基本特性的研究，我们可以体会到作为新一代的清洁能源太阳能电池有着非常良好的发展前景与应用。从长远来看，

随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。

参考文献：【1】《大学物理实验》 李叔光编 科学出版社 2011.10

【2】《大学物理学》下册 李元成编 中国石油大学出版社 2011.11

 

第二篇：大学物理实验创新设计论文

大学物理实验创新设计论文

物理实验的心得与体会

通过这一年的大学物理实验课程的学习，我体会颇深。所选的14个物理实验都是大学物理这门基础课程学习的精髓和重点基础,实验中我们不只是简简单单的演示了课堂上所学理论知识的原理与结果。通过实验，我们将大学物理的理论在实验中紧密的联系起来，养成科学的思考习惯。在实验中受益匪浅。

下面说说我在做实验时的一些技巧、方法与心得收获。

第一、养成课前预习的好习惯。

每次实验时,为了在规定的时间内快速高效率地完成实验, 达到良好的实验效果。老师没有预留给我们自己看书的时间，这就要求我们自己在课前做好预习，认真完成《实验预习手册》。

1、根据实验题目复习所学习的相关理论知识,并对照《大学物理实验》的相关内容,弄清楚所要进行的实验的总体过程,弄懂实验的目的,基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;思考实验可能用到的相关实验仪器,对照教材所列的实验仪器,了解仪器的工作原理,性能,正确操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。

2、写预习手册时，注意认真填写上面的思考题。预习思考题,是加深实验内容或对关键问题的理解,在实验前认真地思考并回答这些问题,有助于提高实验质量。对于不明白的地方,可以查一下相关的资料或问同学老师,只有把实验中所有的地方都弄透彻,才能达到实验应有的效果。

3、有些实验需要制作表格记录实验数据，在预习时，要根据实际的需要在《预习手册》上画好相关的表格，以备实验时使用。

第二、上课时认真听老师做指导和讲解。

老师上课的讲解会将重要的理论重复几次，这是实验中的重点。老师会特别指出别人在实验中容易出错的地方，这些是很宝贵的经验，这些注意事项最好记录下来，可以避免我们自己在操作中少走弯路。影响物理实验现象的因素很多,产生的物理实验现象也错综复杂。老师们通过精心设计实验方案,严格控制实验条件等多种途径,以最佳的实验方式呈现物理问题,使我们通过努力能够顺利地解决问题,,加深了我们对有关知识的理解。

第三， 做实验时按步骤进行，切不可太心急，一步到位。

一些小节之处尤其要特别注意：课堂操作需要我们严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全。比如在数牛顿环的时候要有耐心，不能一次跳过，进行数据的估计。一些电学实验仪器部件较多,先要把这些仪器部件一一放在合适的位置上,然后再连线。实验过程中要严格按照实验仪器的操作要求操作,实验完成后,应把所有的实验仪器恢复到原位,并认真清理实验台。

过程中,经常会出现一些故障或观察到的实验现象与理论上的现象不符,这应认真思考并检查实验仪器使用以及线路连接是否正确,不正确的及时进行改正。

读数需要有足够的耐心和细心,尤其是对一些精度比较高的仪器,读数一定要按照正确的读数方法。对于数据的纪录,则要求我们要有原始的数据纪录,它是记载物理实验全部操作过程的基础资料。而且在实验过程中必须认真地观察实验现象,并做如实的记录。如果发现实验现象与实验理论不符合,或者测试结果出现异常,就应该认真检查原因,并认真重做实验。

第四，要学会处理数据的能力。

实验就有数据，有数据就得处理，这些数据处理的是否得当将直接影响实验成败。经过这一年，我学会了列表法、图解法、函数表示法等实验数据处理方法，大大提高了我的实验能力和独立设计实验以及创造性地改进实验的能力，让我对其它课程的学习也是得心应手。切记独立完成数据处理，不可抄同学的数据敷衍过关,那实验就没有意义了，也就不会有所收获。

第五，培养自己的动手能力。

“实验就是为了让你动手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的东西。”现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学物理实验正好为我们提供了这一平台。每个实验都亲自去做，不放弃每次锻炼的机会。通过动手，我们才能体会到科学家们探索真理路上的艰辛与快乐。才能真正的感受到科学所带来的乐趣。

第六，探索中求得真知。

那些伟大的科学家之所以伟大是他们利用实验证明了他们的伟大。实验是检验理论正确与否的试金石。为了要使理论被人接受，就必须用事实来证明，让那些怀疑的人哑口无言。虽说我们的大学物理实验只是对前人的经典实验的重复，但是对于一个知识尚浅、探索能力还不够的人来说，这些探索也非一件易事。对于这些实验，我在探索中学习、在模仿中理解、在实践中掌握。

众所周知，物理概念的建立、物理规律的发现大多是依赖于物理实验，物理学作为一门科学，是以实验为基础的，其地位也由物理实验予以确立的。现有的物理定律、物理假说、物理理论也大都是在实验的基础上一步一步的建立与完善的。实验的学习对于我们将来独立从事实际工作也是十分必要的，这是所有的理论课所不能做到，也不能取代的。我将把在实验课学到的运用到今后的学习和工作中，不断改进、完善；在此间发现的不足，要学会努力改善，通过学习、实践等方式不断提高，克服困难。在今后的学习、工作中获得更大的收获，在不断地探索中、学习中、实现自身的价值！

总而言之，物理实验是非常重要的。学习物理实验这门课程,是对个人能力的一种锻炼,它不但锻炼了我们的细心,耐心,而且教会了我们要养成良好的科学的习惯和严谨的学习态度。实验。在这中间，使我发现了我的不足，我将在以后的学习与实践中，不断地改进与完善。