А. Измерение э.д.с. фотоэлемента методом компенсации

1. Собрать схему в соответствии с рис. 5.

Рис.5. Схема измерения ЭДС фотоэлемента методом компенсации. G-гальванометр, ИПС – источник питания, eн – нормальный элемент, eх – фотоэлемент, R – дополнительное сопротивление, АС – реохорд, К и К1 -ключи.

2. Включить ИПС в сеть. Подать от ИПС напряжение около 1В.

3. Замкнуть кратковременно ключ К₁ и пронаблюдать отклонение стрелки гальванометра. При зашкаливании стрелки прибора изменять положение бегунка реохорда так, чтобы стрелка оставалась в пределах шкалы.

4. Установить в цепи лампы накаливания силу тока 6А и осветить фотоэлемент.

5. Ключ К перевести в положение 1, подключив элемент  к цепи.

6. Перемещая подвижный контакт B реохорда и кратковременно замыкая ключ К₁, добиться, чтобы стрелка на гальванометре оставалась на нуле.

7. Записать длину плеча реохорда между точками А и В – l₁.

8. Переключить рукоятку ключа К в положение 2, и включить в цепь нормальный элемент.

9. Перемещая подвижный контакт В реохорда, снова добиться нулевого показания гальванометра.

10. Записать "новую" длину провода реохорда.

11. По формуле (6) найти ЭДС фотоэлемента e_Ф.э. (ЭДС нормального элемента e_Н дана в приложении):

.

12. Провести данный опыт для токов накаливания I_Н (от ВС-24) равных 7A, 8A, 9A.

13. Построить график зависимости e_Ф.э. от I_н.

14. Определить погрешность измерений.

В. Определение э.д.с. фотоэлемента по ВАХ

1. Используя графики ВАХ фотоэлемента для различных световых потоков, найти точки пересечения их с осью U. При I=0 значение этих точек будет равно ЭДС фотоэлемента.

2. Сравните полученные результаты с результатами, полученными методом компенсации.

КПД фотоэлемента

Коэффициент полезного действия фотоэлемента– это отношение максимальной электрической мощности, которую можно получить от фотоэлемента, к мощности лучистого потока, падающего на рабочую поверхность фотоэлемента:

.

У производимых настоящее время кремниевых фотоэлементов к. п. д. при преобразовании солнечного света в электрическую энергию не превышает 12%. Получению большего к.п.д. препятствуют многие процессы: отражение части падающего света от поверхности фотоэлемента, поглощение света без образования пар электрон-дырка – носителей электрического тока, рекомбинация носителей тока до их разделения электрическим полем, а также потери мощности на внутреннем сопротивлении тела фотоэлемента.

Считается, что к. п. д. фотоэлементов можно существенно повысить, используя иные полупроводника материалы с большей, по сравнению с кремнием, шириной запрещенной зоны, или используя фотоэлементы на основе гетеропереходов.