太陽電池PN二極體（Diode）的I-V特性

太陽電池PN二極體（Diode）的I-V特性
高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

（一）實驗目的
了解太陽能電池本身的特性。設計實驗測量其順向偏壓及逆向偏壓，並由此探討太陽電池的二極體性質。

（二）儀器設備
(1)單晶矽太陽能板、(2)濾光片(紅色 640 nm)、(3)安培計、(4)伏特計、(5)直流電源器、(6)電位計、(7)遮光盒、(8)電線、(9)鱷魚夾

儀器設備與裝置圖

（三）研究過程
1. 連接好以下電路。

(圖一）用於低電阻(順向偏壓0.7V以上，太陽電池視為低電阻)（圖二）用於高電阻(順向偏壓0.7V以下及逆向偏壓，太陽電池視為高電阻)
2. 將太陽能板之P邊連接電池正極，N邊連接電池負極，以測量其順向偏壓。
3. 利用直流電源器及電位計(將可變電阻的三個接頭皆用電線連接，作為一個可控制電壓大小的裝置)調整電壓，從0V開始，每次增加0.1V，測量通過太陽能板之電流。
4. 將太陽能板之P邊連接電池負極，N邊連接電池正極，以測量其逆向偏壓。
5. 重複步驟3

（四）研究結果
1. 單片單晶型太陽能板

2. 串聯兩片單晶矽太陽能板

3. 並聯兩片單晶矽太陽能板

(五）實驗討論
1. 由實驗得知，太陽電池確有二極體之性質。
2. 由書中得知PN二極體之順向偏壓曲線：(參一)
I=Is (eβV-1)， Is (saturation current)、 β= 其倒數為熱電壓VT(thermal voltage)= 。
3. 利用EXCEL計算I=Is (eβV-1)，因式中的-1與其他數值相比很小，故將 -1省略不計，以方便計算；以V作x軸，ln Is作y軸，並求出線性公式，得下圖：