這種用于面包板電路實驗的太陽能光伏片電源裝置，電路如圖所示。

太陽能電池也叫太陽能光伏片，它是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，也是一種半導體光電二極管。目前市場上的太陽能光伏片一般為硅太陽能電池，轉換效率約在10%左右。

業余條件下有多種太陽能光伏片可以選用。本電路電源主要用于面包板實驗電路，要求輸出電壓3～6V，輸出電流一般在10mA左右；故選用一種9V電壓、標稱100mA電流的光伏片供電。

電源的原理是將太陽能轉換成電能，儲存起來，以備進行電路實驗時所用。一般可用蓄電池充電。

考慮到本電路主要用于面包板電路實驗，所以采用電容器儲存電能。

超級電容器簡稱超級電容，也叫法拉電容、黃金電容，是一種專門用于儲能的特種電容器，具有法拉級的超大電容量(0.1～5000F)。本電路采用一種耐電壓5.5V，容量1F的電容器。超級電容與電池比較，主要優點是：阻抗低；壽命長，充放電大于40萬次，沒有“記憶效應”；充電速度快，充電10秒～10分鐘可達到其額定容量的95%以上；電源電路簡單，不需要維護和保養。

電路輸出3～6V直流電壓，為什么使用9V、100mA的光伏片呢？這主要是考慮到本機主要在室內使用，光線較弱；為了能夠在白天靠近窗戶充電，夜間在電燈光下充電，使用輸出電壓較高的光伏片才能夠滿足所需。

超級電容的耐壓為5.5V，為了不至于在光線強的情況下長時間充電造成電壓超過電容的耐壓上限，電路采用了穩壓措施。電路在光伏片兩端并聯接入了兩個串聯的藍色LED燈。藍色LED的工作電壓為3.3V，兩只串聯則為6.6V；這個電壓通過二極管D1加到超級電容上，可使充電電壓上限穩定在6V左右；雖然超出超級電容器的耐壓約0.5V，但不影響電路的正常使用。

電路可提供的電流與供電時間成反比，電流越大，供電時間越短。如采用2F的儲能電容，那么放電電流為10mA，放電電壓從6V降到3W，可以供電多長時間呢？可以用以下公式進行計算：

時間T=C(U1-U2)/1其中，T為時間，單位為s；C為電容器容量，單位為F；U1為電容放電開始的電壓，單位為V；U2為電容放電結束時電壓，單位為V；I為放電電流，單位為A。于是有：

時間T=2(6-3)/0.01=600(秒)=10（分鐘）答案是可以供電10分鐘。要注意，以上是假設電路中放電電流保持在lOmA不變的情況下的結果；如果實際情況不同，放電時間要根據各種因素進行修正。

盡管超級電容可以給負載提供瞬時大電流，但是它的直流內阻還是比較大的；如果用于交流電路，應加旁路電容；電路中電解電容C3的作用可以改善超級電容電源的交流性能。

一、組裝

組裝面包板太陽能光伏片電源，應選用一種圓柱型超級電容器，它帶有兩個并列的引腳，可直接插在面包板上。

業余條件下可選用一種90mm×42mm的光伏片。其背面有兩塊敷銅板，上面標有電池的極性。

在太陽能光伏片的背面用紅色、黑色兩根引線分別焊接在電池的正極、負極電極上，然后用雙面膠把光伏片粘貼在一個KT板上。

根據所安裝元器件的大小，使用1/4的面包板即可；將面包板裁好，并保留一個帶有燕尾鉤的下邊條，粘貼在KT板上的適當位置上。

穩壓管用兩只3mm的發光二極管，按照電路將面包板太陽能光伏片電源組裝好。然后將它置于太陽光下照射，幾分鐘之后，會發現藍色的發光二極管變亮，表示正在充電；可根據發光二極管的亮度判斷充電程度。本裝置在陽光下照射5分鐘左右，即可完成充電。

二、應用實驗

將已經組裝成功的面包板電路用燕尾槽與太陽能光伏電源裝置固定在一起，然后用面包插線從太陽能光伏片電源連接到實驗面包板上，就可以進行太陽能光伏片電源供電的實驗了。

太陽能光伏片電源供電的實驗電路如下圖所示。工作電流為3mA左右，本裝置可以提供約40分鐘的實驗。這與計算結果基本相符。如果要增加光伏片電源的供電時間，可以加大電容器的容量。

使用中發現，本裝置連續工作時間不能與電池相比，但是它可以隨時在日光或燈光下進行充電。

目前太陽能光伏片電源的缺點是比較昂貴。

三、光伏片測量

如果拿到一個標稱9V、100mA的太陽能光伏片，可用電表測量出它的輸出電壓和短路電流。電壓可用電壓表的直流擋直接測量。短路電流則可用200mA擋測量。一組實測結果為：在晴天中午，將光伏片垂直于陽光，短路電流最大為55mA。光伏片的最大工作電流一般稍小于短路電流，但相差不多；短路電流是設計太陽能光伏電源的重要依據。

此外，還可以測量以下幾組光伏片的數據：室內窗戶邊太空散射光線照射下的輸出電壓、短路電流：各種照明燈具下的輸出電壓、短路電流等。