Лабораторная работа
Исследование параметров солнечного элемента

Цель работы: Исследовать зависимость силы тока солнечного элемента (солнечной батареи) от напряжения.
Приборы и материалы: Солнечные элементы и солнечные батареи разной площади1, соединительные провода, осветительная установка2, люксметр, амперметр, вольтметр, переменный резистор (магазин сопротивлений или реостат), миллиметровая бумага.
Ход работы.
1. Подготовьте необходимые приборы и материалы.
2. Разместите на столе измерительную площадку осветительной установки.
3. Зафиксируйте лампу осветительной установки в определенном положении (на высоте от 15 до 40 см) от центра измерительной площадки.
4. Поместите в центр измерительной площадки чувствительный элемент люксметра
5. Включите осветительную лампу.
6. Запишите показания люксметра в таблицу 1.
7. Установите солнечный элемент на измерительную площадку в то же место, где располагался чувствительный элемент люксметра. Запишите в таблицу координаты размещения центра солнечного элемента.
8. Соберите измерительную схему в соответствии с рис.1.

Рис. 1. Электрическая схема измерения силы тока и напряжения солнечного элемента.
9. Установите на переменном резисторе значение сопротивления R = 0.
10. Включите лампу и измерьте силу тока и напряжение солнечного элемента.
11. Измените значение сопротивления и повторите измерения.
12. Постепенно увеличивая сопротивление резистора до максимально возможного, проделайте 15-20 измерений, записывая показания вольтметра и амперметра в таблицу 1.
13. Выключите осветительную лампу.
14. Уберите солнечный элемент.
15. Установите на измерительную площадку в то же самое место (ориентируясь по зафиксированным координатам) солнечный элемент другой площади.
16. Выполните пункты 9-13.
17. Уберите солнечный элемент.
18. Выключите осветительную лампу.
19. Установите на измерительную площадку в то же самое место (ориентируясь по зафиксированным координатам) солнечную батарею.
20. Выполните пункты 9-13.
21. Уберите солнечную батарею.
22. При необходимости проведите измерения параметров других солнечных элементов и солнечных батарей. Результаты занесите в таблицу.

Таблица 1 .
Зависимость силы тока и мощности солнечных элементов и солнечных батарей от напряжения
Координаты центра солнечного элемента (СЭ) на измерительной площадке:
Величина светового потока:
Напряжение, U, В Площадь солнечного элемента
Сила тока, I, мА
Мощность, Р, мВт
Напряжение, U, В Площадь солнечного элемента
Сила тока, I, мА
Мощность, Р, мВт

Величина светового потока:
Напряжение, U, В Площадь солнечной батареи
Сила тока, I, мА
Мощность, Р, мВт
Напряжение, U, В Площадь солнечной батареи
Сила тока, I, мА
Мощность, Р, мВт

Вопросы и задания
1. Постройте графики зависимости силы тока от напряжения для исследуемых солнечных элементов, проанализируйте результаты измерений. Как меняется сила тока СЭ и напряжение при изменении площади солнечного элемента?
2. Рассчитайте мощность солнечного элемента по формуле РСЭ = UСЭ ∙IСЭ для всех замеров и занесите результаты расчета в таблицу 1.
3. Постройте графики зависимости мощности солнечного элемента от напряжения.
4. Проанализируйте полученные графики мощности и определите силу тока и напряжение, которые солнечный элемент вырабатывает в режиме максимальной мощности.
5. Какие факторы, с которыми вы познакомились в данной работе, влияют на изменение мощности солнечного элемента и каким образом?
6. Рассчитайте мощность солнечной батареи площадью 1 м2, составленной из исследуемых вами солнечных элементов.
7. Почему солнечные батареи состоят из нескольких солнечных элементов?

Руководитель проекта – Самойлова Т.С.
Учитель физики – Пашедко М.А.
Разработчики лабораторной работы – Гухман Г.А., Мальцева А.В.
Школа № 444 г. Москвы