【正文】 的結構如圖1所示: 圖1 晶體硅太陽能電池結構 晶體硅太陽能電池是用硅材料制成大面積pn結進行工作的，一般是以p型硅半導體材料作為基質材料，在p型硅表面擴散出一層很薄的經(jīng)過重摻雜的n型層，然后在n型層上面制作金屬柵線，作為上面接觸電極，在整個背面制作作為背面接觸電極的金屬膜，太陽能電池的表面一般會做絨面處理或覆蓋減反射膜以減少光的反射損失。擴散到結界面處的少數(shù)載流子空穴會被內建電場拉向p區(qū)，而擴散到結界面處的少數(shù)載流子電子會被內建電場拉向n區(qū)，結區(qū)內產(chǎn)生的電子一空穴對會被內建電場分別拉向n區(qū)和p區(qū)。太陽能電池的等效電路可以表述為圖2所示（其中R1為負載電阻）： 圖2 太陽能電池等效電路在沒有光照的情況下，pn結處于平衡狀態(tài)，沒有電流流過pn結。電壓、電流方向如圖所示，可以得到太陽能電池的IV方程為 （2）對實際使用的太陽能電池而言，它們的參數(shù)各不相同，因此在方程中參數(shù)應處理為集體參數(shù)。從太陽能電池的伏安特性曲線中可以看出太陽能電池既不是恒流源，也不是恒壓源，不可能為負載提供任意大的功率。太陽能電池的伏安特性曲線受太陽能電池自身的工藝參數(shù)、外界光照的強度和太陽能電池自身溫度等因索的影響，不同的伏安特性曲線可以反映太陽能電池在不同環(huán)境條件下工作時的發(fā)電能力和最佳效率點。為了盡可能降低光強和溫度變化對測試帶來的影響，必須保證太陽能電池的測試是在極短時間內完成的。采集數(shù)字溫度傳感器DS18B20，可以直接把現(xiàn)場采集到的溫度信號轉換成二進制數(shù)據(jù)，無需外加A/D轉換器。整個數(shù)據(jù)采集部分以單片機力控制核心，通過單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集單元、A/D轉換單元和串口通信單元之間的協(xié)調工作。[10] 電壓電流信號采集單元 本設計中電壓采集和電流采集采用間接測量法，其電路圖如圖5所示： 圖5 電壓電流測量電路 在圖5中，R0是負載電阻，Rstd是標準電阻，Vr是參考電壓源。組成回路，從而得到所測電壓為Uc。[6] [9] 固態(tài)繼電器單元 固態(tài)繼電器是一種利用電子元件的斷開和閉合來控制固態(tài)繼電器所在電路的斷開和接通的無觸點式電子開關元件，分為直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器兩種，本文用的是直流+5v電壓的固態(tài)繼電器，本文中采用的繼電器工作電壓為直流+5V電壓，繼電器的外圍連接了一個三極管和一個二極管。DS18B20與單片機有2種連接方式，一種是采用寄生電源供電，另一種是采用外部電源供電，本設計采用的是外部電源供電，VDD接+5v電壓，GND接地。本設計選用的是兩相混合式步進電機和細分型高性能步進電機驅動器，步進電機系統(tǒng)由單片機、步進電機驅動器、步進電機和負載電阻組成，單片機通過步進電機驅動器控制步進電機來帶動負載電阻，使負載電阻按預定的要求變化，并在變化的過程中進行電壓和電流的采集。 電源電路單元在一個單片機實用系統(tǒng)設計中，電源設計是相當重要的，此單元設計是否合理，直接決定系統(tǒng)能否穩(wěn)定的運行。 濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質量。為改善紋波電壓和抑制輸入瞬時過電壓，,同時輸出端接C2用以改善負載瞬態(tài)響應，. 為了減小提高紋波電壓與提高輸出電壓的穩(wěn)定度，分別在輸入輸出端加大的電解電容。4太陽能電池數(shù)據(jù)采集部分軟件設計 系統(tǒng)主程序軟件設計由于溫度信號和光強信號的采集比較簡單，用時也較少，因此，本文首先采集的是溫度和光強信號，進行被測太陽能電池路端電壓和電流的采集，在采集的過程中，由于短路電流和開路電壓的采集比較特殊，不同于其他電壓和電流信號的采集方法，因此短路電流和開路電壓的采集與其他電壓、電流信號的采集分開進行，采集完成后，數(shù)據(jù)也放到單片機的存儲器中。本設計中采用到的DS18B20功能命令有轉換溫度命令(44H)，讀暫存器命令(BEH)等。采集程序中用到的程序代碼簡介如下： define DQ RA0 //定義DS18B20數(shù)據(jù)端口 define DQ_DIR TRISA0 //定義DS18B20D口方向寄存器 define DQ_HIGH() DQ_DIR =1 //設置數(shù)據(jù)口為輸入 define DQ_LOW() DQ = 0。 //轉換后的溫度值整數(shù)部分uchar TX=0。 _nop_()。 _nop_()。 ADCLK=1。ADDI=0。_nop_()。_nop_()。 第三個上升沿_nop_()。_nop_()。PC機中對采集到的太陽能電池數(shù)據(jù)進行分析處理，采用這種方式可以充分利用MATLAB編程的優(yōu)良特性和C++的高執(zhí)行效率，可以開發(fā)出具備強大的數(shù)據(jù)分析處理能力，具有良好的用戶界面，滿足用戶要求的高性能應用軟件。圖15給出的是本文試驗中所測的電池小組件在武漢珈偉太陽能有限公司中測得的IV特性曲線和性能參數(shù)，與之比較可知，而部分參數(shù)（如串聯(lián)電阻、工作電壓等）誤差偏大，誤差的來源主要是由于本文試驗電路的AD轉換器的分辨率較低，對v=0附近的值采樣精度較差。在硬件電路設計完成后，還用C語言編寫了與硬件電路相配合的軟件程序。參考文獻[1] [M].北京，機械工業(yè)出版社，2005：416452[2] 彭偉 ——基于8051+：電子工業(yè)出版社，：100200[3] （C語言版）(M).：1337[4] ——MATLAB語言及應用[M]. 清華大學出版社，1998:125200[5] —控制系統(tǒng)[M]. 西安電子科技大學出版社，2000:55290[6] [M]. 清華大學出版社，2004：12135[7] 朱清慧，張鳳蕊，翟天嵩，王志奎. Proteus教程—電子線路設計、制版與仿真[M].北京：清華大學出版社，:150[8] 崔榮強，王晨《太陽能電池檢測系統(tǒng)基本原理》 [J]。 //采集到的溫度高8位uchar THV=0。 while(presence) { DQ_LOW() 。 //延時70usif(DQ) presence=1。uchar temp。 0x01。 ASM(“NOP”)。 //如果寫1,拉高電平 delayus(63)。 val=val1。i0。 //6us DQ_HIGH()。 //63us } return(value)。 //復位等待從機應答 write_byte(0XCC)。 //忽略ROM匹配 write_byte(0XBE)。 //釋放總線 TZ=(TLV4)|(THV4)amp。}附錄二 //步進電機控制函數(shù)Const uchar table1[]=0xfe,0xfb,0xfd,0xf7。}void fan(uint c) //反轉{for(i=0。 i++。 dianya()。 //A/D轉換函數(shù)，包括電壓、電流、光強的采集 xianshi()。因此本設計采用MATCOM的方式來實現(xiàn)VC++。致謝從拿到一個陌生的設計題目到逐漸熟悉題目的設計任務及工作步驟，都給自己留下了很深的印象。在此對張利娜老師的精心指導和耐心的教育表示衷心的感謝！也對在畢業(yè)設計中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W表示誠摯的感