Експериментальна установка вміщує: сонячний модуль, який складається з 36 (9×4) сонячний елементів; амперметр і вольтметр для визначення сили струму і напруги, які виробляються сонячним модулем; джерело світла, що імітує сонячне випромінювання; люксметр для визначення освітленості поверхні сонячного модуля; реостат, який становить собою регульоване навантаження в електричному колі.
На практиці часто користуються спектральною залежністю коефіцієнта збирання сонячного елементу (СЕ) Q, вираженого у відносних одиницях. Для дослідження спектральних залежностей коефіцієнта збирання використовувався подвійний монохроматор, який дозволяє освітлювати сонячний елемент у спектральному діапазоні від 0,37 мкм до 2,40 мкм. Лабораторна установка (малюнок 2.6) містить розташовані на оптичній лаві 1 джерело світла 2 з відомою залежністю Ic(λ), фокусуючу лінзу 3, переривач світлового променю 4, подвійний монохроматор 5, утримувач 6, призначений для підключення досліджуваного фотоперетворювача 7, підсилювач сигналу 8 та осцилограф 9.
Малюнок 2.6. Схема установки для дослідження спектральної залежності коефіцієнта збирання сонячного елемента.
Порядок виконання роботи
Дослідження характеристик холостого ходу сонячного елементу
1. Впевнитись, що навантаження на сонячний модуль від’єднано.
2. Встановити джерело світла на пряме випромінювання на поверхню сонячного модулю (нульова відмітка на лімбі джерела).
3. Включити джерело світла.
4. Люксметром вимірити освітленість Е в центрі (Ец) і в чотирьох крайніх точках поверхні (Е1, Е2, Е3, Е4) сонячного модулю і вичислити її середнє значення (Еср).
5. За показниками вольтметра визначити вироблену сонячним елементом ЕРС.
6. Виконати аналогічні вимірювання при косому падінні випромінювання на поверхню модулю, обертаючи джерело світла на 10, 20, 30, 40, 50 градусів за лімбом.
7. Вичислити густину потоку випромінювання W (енергетичну освітленість), використовуючи співвідношення між лк і Вт/м2 для білого світла, W = 4,6 ∙ 10-3 Еср.
8. Вичислити ЕРС, що виробляється одним сонячним елементом ЕРС-1, розділив ЕРС на число елементів 36.
9. Всі результати занести в табл.2.2.
10. Накреслити графік залежності ЕРС сонячного модулю від густини потоку випромінювання W, що падає на його поверхню.
Таблиця 2.2.
Результати вимірювань і обчислень
| Кут падіння випромінювання, град | Еср | ЕРС, В | W, Вт/м2 | ЕРС-1, В |
Визначення вольт-амперної характеристики сонячного модулю.
1. Підключити навантаження (реостат) до кола сонячного елементу.
2. Встановити джерело світла на пряме випромінювання на поверхню сонячного модулю (нульова відмітка на лімбу джерела).
3. Включити джерело світла. За показниками вольтметра визначити напругу U в колі. За показниками амперметра визначити струм I в колі.
4. Переміщуючи рухливий контакт реостату, змінити опір навантаження в колі і виконати виміри U і I. Провести вимірювання 6 раз в межах від мінімального до максимального значення опору навантаження.
5. Для кожного виміру вичислити електричну потужність в колі Pе = U∙I.
6. Всі дані занести в таблицю 2.3.
Таблиця 2.3.
| Густина потоку випромінювання, Вт/м2 | Номер вимірювання | Напруга U, В | Струм I, А | Потужність Pе, Вт |
7. Збудувати вольт-амперну характеристику (графік залежності I від U) сонячного модулю за даної густини потоку випромінювання, значення якої взяти з попередньої серії вимірювань (з таблиці 2.2).
8. Відмітити найбільше значення потужності, що виробляється сонячним модулем.
Таблиця 2.4.
