Temat: Wyznaczanie charakterystyk baterii słonecznej.

Transkrypt

1 Ćwiczenie Nr 356 Tema: Wyznaczanie charakerysyk baerii słonecznej. I. Lieraura. W. M. Lewandowski Proekologiczne odnawialne źródła energii, WNT, 007 ( Ćwiczenia laboraoryjne z fizyki Część II Irena Kruk, Janusz Typek, Wydawnicwo Uczelniane Poliechniki Szczecińskiej, Szczecin 3. Ćwiczenia laboraoryjne z fizyki w poliechnice, praca zbiorowa pod redakcją T. Rewaja, PWN Szczecin 978. II. Problemy eoreyczne. Model pasmowy półprzewodników samoisnych i domieszkowanych, złącze p-n, poziom Fermiego.. Efek foowolaiczny, zjawisko fooelekryczne wewnęrzne, zasada działania baerii słonecznej, paramery baerii słonecznej. III. Meoda pomiarowa Złącze p-n fooogniwa jes wykonane w en sposób, że na grubej warswie półprzewodnika ypu p naniesiona jes cienka (rzędu mikromerów) warswa półprzewodnika ypu n. Padające promieniowanie przechodzi przez warswę półprzewodnika ypu n i generuje w półprzewodniku ypu p elekrony i dziury. Elekrony dyfundują do warswy ypu n a dziury pozosają w warswie ypu p. Wskuek ego warswa ypu p ładuje się dodanio, warswa ypu n ujemnie. Powsałe napięcie nie pozwala kolejnym elekronom dyfundować do warswy n i na złączu usala się pewna różnica poencjałów (siła elekromooryczna) oznaczana w lieraurze jako U OC (od słów open curren oznaczających obwód owary). Gdy elekrody zewrzemy, przez ogniwo popłynie zw. prąd zwarcia I SC ( shor curren ). Są o skrajne przypadki. Aby prakycznie wykorzysać fooogniwo podłączymy do niego odbiornik o określonej oporności. Aby z ogniwa uzyskać maksymalną moc należy zbadać jego charakerysykę prądowo napięciową I(U) i na jej podsawie usalić warunki, przy kórych aką moc można uzyskać (maksymalną warość iloczynu I. U). IV. Zesaw pomiarowy. W skład zesawu pomiarowego wchodzą: baeria fooogniw na saywie, wolomierz cyfrowy, amperomierz cyfrowy, rezysor o regulowanej oporności, lampa, płyki szklane na saywie (pochłaniające promieniowanie podczerwone), suszarka elekryczna, przymiar liniowy, ermomer cyfrowy.

2 V. Wykonanie ćwiczenia:. Połączyć układ według schemau. Fooogniwo (baerię słoneczną) usawić w saywie na ławie opycznej na wpros lampy w odległości d=90cm od brzegu ławy.. Wolomierz i amperomierz usawić na pomiar prądu sałego (na wyświelaczu nie ma symbolu AC usawianie przyciskiem DC/AC): - na wolomierzu wybrać zakres 0V (i gniazda COM oraz VΩHz ), - na amperomierzu wybrać 00mA (i gniazda COM oraz ma ). 3. W odległości około 0cm od brzegu ławy opycznej usawić umieszczone w saywie szklane płyki (chroniące przed bezpośrednim nagrzewaniem fooogniwa przez lampę). Usawić lampę ak, aby jej przednia część znalazła się nad począkiem ławy opycznej i włączyć ją. 4. Włączyć ermomer elekroniczny i odczyać począkową warość emperaury ( ). 5. Usawić rezysorem nasawnym maksymalną warość rezysancji. Zapisać napięcie i naężenie prądu. 6. Suwakiem rezysora nasawnego zmniejszać napięcie co 0,0V noując zmiany naężenia prądu z baerii słonecznej. 7. Odczyać końcową warość emperaury ( ). 8. Pomiary z punków 4-7 powórzyć dla odległości d=75cm i d=60cm. 9. Pomiary zebrać w abeli umieszczonej na końcu insrukcji. 0. Ponownie usawić baerię w odległości 75cm od lampy. Umieścić suszarkę elekryczną w saywie, włączyć ją i usawić z boku w odległości około 0,5m ak, aby srumień gorącego powierza owiewał ogniwo. Odczekać do momenu aż usabilizuje się emperaura ogniwa.. Powórzyć wszyskie pomiary opisane w punkach Pomiary opisane w punkach 0 i powórzyć usawiając suszarkę elekryczną w odległości oło 5-30cm do 3. Wyniki pomiarów opisanych w punkach 0- umieścić w abeli.

3 VI Opracowanie wyników pomiarów:. Korzysając z abeli sporządzić na wspólnym wykresie charakerysyki prądowo napięciowe I(U) dla rzech różnych inensywności padającego świała (rzech odległości baerii od lampy).. Obliczyć moc i niepewność obliczenia mocy ze wzorów: U I P U I u ( P) P U I 3. Dla każdej odległości d lampy od baerii słonecznej odszukać w swojej abeli maksymalną warość mocy P m. Jako niepewność maksymalną warości ej mocy ΔP m przyjąć połowę przedziału pomiędzy warością mocy poprzednią w abeli i warością nasępną. 4. Posługując się funkcją naężenia promieniowania J w zależności od odległości d: W J m e ; (aby wynik końcowy orzymać w [W/m ]) d należy wyrazić w mm) obliczyć moc padającego na baerię świała P ś d J S, 3 ( S (,5 0,0) 0 m i oznacza powierzchnię baerii). Dla uniknięcia pomyłek przy obliczaniu funkcji J można sprawdzić, czy obliczona warość odpowiada warości odczyanej z wykresu podanego na końcu ej insrukcji. 5. Niepewność mocy promieniowania u(p ś ) obliczyć z zależności (przyjąć u(d)= 0mm): 9 u( Pś ) J u ( S) 70 S e u ( d) 6. Obliczenia powyższe powórzyć dla danych zawarych w abeli. 7. Dla każdego naężenia świała i każdej emperaury obliczyć maksymalną sprawność baerii słonecznej oraz jej niepewność Pm u( Pm ) u( Pś ) 00% u( ) P ś Pm Pś 8. Sprawności ogniwa w emperaurach A, B, C zesawić w abeli 3 i wyciągnąć wnioski wynikające z ej abeli. d 3

4 Tabela. r=90cm r=75cm r=60cm U[V] I[mA] P[W] u(p)[w] U[V] I[mA] u(p)[w] u(p)[w] U[V] I[mA] P[W] u(p)[w]] A 4

5 Tabela. odległość suszarki od ogniwa x 50cm Odległość suszarki od ogniwa x 30cm U[V] I[mA] P[W] u(p)[w] U[V] I[mA] u(p)[w] u(p)[w] B C Tabela 3. A B C 5