• Laboratorium fizyki CMF PŁ

• Dzień 22.11.07 godzina 10¹⁵ grupa 6

Wydział Elektrotechniczny

semestr I rok akademicki 2007/08

ocena _____

Wstęp teoretyczny:

Światło padające na półprzewodnik typu „p” powoduje „wybicie” elektronu przez co powstaje para elektron-dziura. Jeżeli energia takiego nośnika prądu będzie większa od różnicy potencjałów V_d miedzy złączem p-n nośniki prądu przemieszczą się i popłynie prąd. Dodatkowo przeniesienie elektronów do półprzewodnika n zmniejsza barierę potencjałów między złączem p-n.

Parametry ogniwa:

Złącze typu p-n o powierzchni S = 50cm²

Schemat układu pomiarowego:

Wyznaczanie sprawności ogniwa:

Wyznaczenie natężenia światła L w zależności od odległości x podanej w cm:

Korzystam ze wzoru: ln(L) = -1,717 ln(x) + 12,976

Dla x = 45cm
ln(L) = -1.717 ln(45) + 12,976
ln(L) = 6,440
L = e^6,440
L = 626,4

Dla x = 60cm
L = 382,2
Dla x = 70cm
L = 293,2

Dla x = 80cm
L = 233,2
Dla x = 90cm
L = 190,6

Wyznaczenie współczynnika FF:

Maksymalne wartości I_sc oraz U_sc dla których pole powierzchni prostokąta wyznaczonego przez te wartości będzie największe nazywać będziemy dalej P_R czyli mocą rzeczywistą ogniwa, zaś pole powierzchni prostokąta wyznaczonego przez maksymalne wartości napięcia i natężenia nazywać będziemy P_I czyli mocą ogniwa idealnego.

Dla x = 45cm

I_sc = 109,8 [mA] U_oc = 1,72 [V] wówczas P_R = 0,188 [W]

I_max = 166,7 [mA] U_max = 2,08 [V] wówczas P_I = 0,234 [W]

Dla x = 60cm

I_sc = 63,4 [mA] U_oc = 1,67 [V] wówczas P_R = 0,106 [W]

I_max = 68,6 [mA] U_max = 2,00 [V] wówczas P_I = 0,137 [W]

Dla x = 70cm

I_sc = 50,4 [mA] U_oc = 1,63 [V] wówczas P_R = 0,082 [W]

I_max = 56,3 [mA] U_max = 2,00 [V] wówczas P_I = 0,113 [W]

Dla x = 80cm

I_sc = 41,8 [mA] U_oc = 1,61 [V] wówczas P_R = 0,065 [W]

I_max = 46,9 [mA] U_max = 1,99 [V] wówczas P_I = 0,093 [W]

Dla x = 90cm

I_sc = 33,9 [mA] U_oc = 1,60 [V] wówczas P_R = 0,054 [W]

I_max = 38,7 [mA] U_max = 1,91 [V] wówczas P_I = 0,084 [W]

Badanie sprawności
ze wzoru:

dla x = 45cm

dla x = 60cm

dla x = 70cm

dla x = 80cm

dla x = 90cm

Wnioski:

Sprawność ogniwa maleje wraz ze wzrostem odległości od źródła światła.

Wykres zależności I_sc=f(L)

a = 6.186
a = 0.408

b = -0.447 x 10²
b = 0.277 x 10²

korelacja = 0.99

Wykres zależności U_oc=f(L)

a = 3.464 x 10³
a = 0.318 x 10³

b = -53.570 x 10²
b = 5.230 x 10²

korelacja = 0.98

Wykres zależności U_oc=f(lnI_sc)

a = 9.064
a = 0.754

b = -10.915
b = 1.241

korelacja = 0.98

Wnioski:

Obserwując wykresy oraz wysoką korelację, widzimy, że powyższe zjawiska mają charakter liniowy, zatem poniższe wzory również.

, oraz
,

gdzie:

I_s - prąd nasycenia

k - stała Boldzmana

T - temperatura

e - ładunek elektronu

- część par nośników, które nie uległy rekombinacji, ale dotarły do złącza p-n

- wydajność kwantowa (liczba par nośników wytworzona w sek. przez jeden kwant światła)

L - natężenie światła

S - pole powierzchni baterii

Ponieważ korelacja jest wysoka, możemy odczytywać z wykresów dane z dużym prawdopodobieństwem, że będą one w niewielkim stopniu różniły się od rzeczywistych. Zatem w oparciu o te dwa wzory możemy z dużą dokładnością wyznaczyć stałą Boldzmana. Metoda ta jest zatem dobra do wyznaczenia tej stałej.

Kod ćwiczenia	Tytuł ćwiczenia
O2	Badanie charakterystyki baterii słonecznych

Przemysław Radecki

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu 145268

Przemysław Kostrzewa

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu 145237

Adrian Fronk

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu 145211

Złącze typu p-n

Światło L

V

A

R



---