2.3.3. Построение вольтамперной характеристики и кривой мощности для различного спектрального состава излучения

Чтобы построить вольтамперные характеристики и кривые мощности при различном спектральном составе излучения, используем лабораторный автотрансформатор. Изменяя напряжение на лампах, мы меняем спектральный состав излучения. Измерения проводим при трёх различных напряжениях питания: 200В, 220В, 240В. У рукоятки ЛАТРа имеются разметка, соответствующая данным значениям напряжения. Максимальное значение напряжения, подаваемое с ЛАТРа на лампы, составляет 240 Вольт, дальнейшее увеличение напряжения могло бы вывести лампы из строя. Минимальное напряжение, подаваемое на лампы составляет 200 Вольт, дальнейшее уменьшение напряжения смещает максимум излучения в область инфракрасных волн, поэтому ограничимся этим значением. Измерения проводим при температуре 30°С.

Аналогично п.2.3.1. построим таблицы параметров для вольтамперной характеристики и кривой мощности при различном напряжении питания и соответствующие им графики вольтамперных характеристик и кривых мощности:

Табл. 2.3. Таблица параметров для вольтамперной характеристики и кривой мощности при напряжении питания 200В.

Рис.2.19. Вольтамперная характеристика для напряжении питания 200В.

Рис. 2.20. Кривая мощности для напряжения питания 200В.

Табл. 2.4. Таблица параметров для вольтамперной характеристики и кривой мощности при напряжении питания 240В.

Рис.2.21. Вольтамперная характеристика для напряжения питания 240В.

Рис. 2.22. Кривая мощности для напряжения питания 240В.

Таблица параметров для вольтамперной характеристики и кривой мощности при напряжении питания 220В и соответствующие ей графики вольтамперной характеристики и кривой мощности приведены в п.2.3.1.

В результате анализа графиков вольтамперных характеристик и кривых мощности можно сделать вывод, что при смещении максимума излучения в сторону синей части спектра незначительно возрастает напряжение холостого хода и значительно увеличивается ток короткого замыкания. Вклад в увеличение тока короткого замыкания вносит увеличение мощности самих ламп при повышении напряжения их питания.

2.3.4. Расчёт кпд солнечной батареи и коэффициента заполнения при различном спектральном составе падающего излучения

При расчёте КПД солнечной батареи при различном спектральном составе падающего излучения мы должны принимать во внимание фактор изменения мощности падающего излучения, при различном напряжении питания. Зная мощность падающего излучения на поверхность солнечной батареи при напряжении 220В (п.2.3.2) и рассчитав долю изменения мощности за счёт изменения напряжения, определим мощность падающего излучения при напряжениях 200В и 240В. Долю изменения мощности рассчитаем по формуле 2.7:

(2.7)

где X – доля от мощности при питании от начального напряжения, U_питО = 220В – начальное напряжение питания, U_питX – текущее напряжение питания.

X(200) = 0.9091

X(240) = 1,0909

Измерение плотности падающего излучения и затем получение мощности излучения как в п.2.3 и п.2.3.1. при использовании люксметра недопустимо так как в люксметре в качестве датчика используются солнечные элементы, которые не могут воспринимать излучение от инфракрасной части спектра, следовательно, снятые таким образом значения не соответствовали бы реальным значениям.

Определим мощность падающего излучения на солнечную батарею по формуле 2.8:

Ws = Wi(220В)*X

(2.8)

где W_s, [Вт] – мощность падающего излучения на батарею солнечных элементов при произвольном напряжении питания ламп, Wi (220В) = 23.7276 Вт – мощность падающего излучения при напряжении 220В, X – доля от мощности при питании от начального напряжения.

	Ws(200) = 0.9091*23.7276
	Ws(240) = 1.0909*23.7276

W_s(200) = 21.57 Вт

W_s(240) = 25.88 Вт

Максимальную мощность излучения для различного спектрального состава определим из табл. 2.1, табл. 2.3, табл. 2.4, и при помощи графиков рис. 2.20, рис. 2.22, рис. 2.14.

W_max(200В) = 1.4195 Вт

W_max(220В) = 1.9076 Вт

W_max(240В) = 2.2329 Вт

По формуле 2.5 рассчитаю КПД для различного спектрального состава излучения:

η(200В) = 0.06581 = 6.58%

η(220В) = 0.08039 = 8.04%

η(240В) = 0.08628 = 8.63%

Следовательно при перемещении максимума спектра излучения в сторону синей части спектра (при повышении питающего напряжения на источнике света), происходит увеличение КПД батареи солнечных элементов.

Определим коэффициент заполнения для различного спектрального состава излучения по формуле 2.6. Значения W_max, U_xx, I_кз берём из таблиц 2.1, 2.2.А, 2.2.Б. для различных уровней освещённости.

K_z (200В) = 0.67

K_z (220В) = 0.68

K_z (240В) = 0.66

Анализируя результаты расчётов приходим к выводу, что при изменении спектрального состава излучения, коэффициент заполнения солнечной батареи не изменяется. Что касается уменьшения коэффициента заполнения в случае изменения мощности излучения (рассмотрено в п. 2.3.2) то приходим к выводу, что коэффициент заполнения постоянен и начинает уменьшаться только при уменьшении мощности падающего излучения ниже некоторого значения. Постоянство коэффициента заполнения подтверждает то, что в эксперименте с изменением спектрального состава излучения также менялась и мощность излучения и коэффициент заполнения при этом не изменился.