【正文】 的結(jié)構(gòu)如圖1所示: 圖1 晶體硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu) 晶體硅太陽(yáng)能電池是用硅材料制成大面積pn結(jié)進(jìn)行工作的，一般是以p型硅半導(dǎo)體材料作為基質(zhì)材料，在p型硅表面擴(kuò)散出一層很薄的經(jīng)過(guò)重?fù)诫s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(gè)背面制作作為背面接觸電極的金屬膜，太陽(yáng)能電池的表面一般會(huì)做絨面處理或覆蓋減反射膜以減少光的反射損失。擴(kuò)散到結(jié)界面處的少數(shù)載流子空穴會(huì)被內(nèi)建電場(chǎng)拉向p區(qū)，而擴(kuò)散到結(jié)界面處的少數(shù)載流子電子會(huì)被內(nèi)建電場(chǎng)拉向n區(qū)，結(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電子一空穴對(duì)會(huì)被內(nèi)建電場(chǎng)分別拉向n區(qū)和p區(qū)。太陽(yáng)能電池的等效電路可以表述為圖2所示（其中R1為負(fù)載電阻）： 圖2 太陽(yáng)能電池等效電路在沒(méi)有光照的情況下，pn結(jié)處于平衡狀態(tài)，沒(méi)有電流流過(guò)pn結(jié)。電壓、電流方向如圖所示，可以得到太陽(yáng)能電池的IV方程為 （2）對(duì)實(shí)際使用的太陽(yáng)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(yīng)處理為集體參數(shù)。從太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線中可以看出太陽(yáng)能電池既不是恒流源，也不是恒壓源，不可能為負(fù)載提供任意大的功率。太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線受太陽(yáng)能電池自身的工藝參數(shù)、外界光照的強(qiáng)度和太陽(yáng)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(yáng)能電池在不同環(huán)境條件下工作時(shí)的發(fā)電能力和最佳效率點(diǎn)。為了盡可能降低光強(qiáng)和溫度變化對(duì)測(cè)試帶來(lái)的影響，必須保證太陽(yáng)能電池的測(cè)試是在極短時(shí)間內(nèi)完成的。采集數(shù)字溫度傳感器DS18B20，可以直接把現(xiàn)場(chǎng)采集到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，無(wú)需外加A/D轉(zhuǎn)換器。整個(gè)數(shù)據(jù)采集部分以單片機(jī)力控制核心，通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集單元、A/D轉(zhuǎn)換單元和串口通信單元之間的協(xié)調(diào)工作。[10] 電壓電流信號(hào)采集單元 本設(shè)計(jì)中電壓采集和電流采集采用間接測(cè)量法，其電路圖如圖5所示： 圖5 電壓電流測(cè)量電路 在圖5中，R0是負(fù)載電阻，Rstd是標(biāo)準(zhǔn)電阻，Vr是參考電壓源。組成回路，從而得到所測(cè)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(kāi)和閉合來(lái)控制固態(tài)繼電器所在電路的斷開(kāi)和接通的無(wú)觸點(diǎn)式電子開(kāi)關(guān)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(gè)三極管和一個(gè)二極管。DS18B20與單片機(jī)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(shè)計(jì)采用的是外部電源供電，VDD接+5v電壓，GND接地。本設(shè)計(jì)選用的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)和細(xì)分型高性能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)由單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)和負(fù)載電阻組成，單片機(jī)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)負(fù)載電阻，使負(fù)載電阻按預(yù)定的要求變化，并在變化的過(guò)程中進(jìn)行電壓和電流的采集。 電源電路單元在一個(gè)單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電源設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的，此單元設(shè)計(jì)是否合理，直接決定系統(tǒng)能否穩(wěn)定的運(yùn)行。 濾波電路是將脈動(dòng)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(guò)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(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。為改善紋波電壓和抑制輸入瞬時(shí)過(guò)電壓，,同時(shí)輸出端接C2用以改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，. 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(yáng)能電池?cái)?shù)據(jù)采集部分軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序軟件設(shè)計(jì)由于溫度信號(hào)和光強(qiáng)信號(hào)的采集比較簡(jiǎn)單，用時(shí)也較少，因此，本文首先采集的是溫度和光強(qiáng)信號(hào)，進(jìn)行被測(cè)太陽(yáng)能電池路端電壓和電流的采集，在采集的過(guò)程中，由于短路電流和開(kāi)路電壓的采集比較特殊，不同于其他電壓和電流信號(hào)的采集方法，因此短路電流和開(kāi)路電壓的采集與其他電壓、電流信號(hào)的采集分開(kāi)進(jìn)行，采集完成后，數(shù)據(jù)也放到單片機(jī)的存儲(chǔ)器中。本設(shè)計(jì)中采用到的DS18B20功能命令有轉(zhuǎn)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(jiǎn)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(shè)置數(shù)據(jù)口為輸入 define DQ_LOW() DQ = 0。 //轉(zhuǎn)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(gè)上升沿_nop_()。_nop_()。PC機(jī)中對(duì)采集到的太陽(yáng)能電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)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(kāi)發(fā)出具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理能力，具有良好的用戶(hù)界面，滿(mǎn)足用戶(hù)要求的高性能應(yīng)用軟件。圖15給出的是本文試驗(yàn)中所測(cè)的電池小組件在武漢珈偉太陽(yáng)能有限公司中測(cè)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(lái)源主要是由于本文試驗(yàn)電路的AD轉(zhuǎn)換器的分辨率較低，對(duì)v=0附近的值采樣精度較差。在硬件電路設(shè)計(jì)完成后，還用C語(yǔ)言編寫(xiě)了與硬件電路相配合的軟件程序。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京，機(jī)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(yǔ)言版）(M).：1337[4] ——MATLAB語(yǔ)言及應(yīng)用[M]. 清華大學(xué)出版社，1998:125200[5] —控制系統(tǒng)[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社，2000:55290[6] [M]. 清華大學(xué)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(shè)計(jì)、制版與仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社，:150[8] 崔榮強(qiáng)，王晨《太陽(yáng)能電池檢測(cè)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(shí)70usif(DQ) presence=1。uchar temp。 0x01。 ASM(“NOP”)。 //如果寫(xiě)1,拉高電平 delayus(63)。 val=val1。i0。 //6us DQ_HIGH()。 //63us } return(value)。 //復(fù)位等待從機(jī)應(yīng)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(jìn)電機(jī)控制函數(shù)Const uchar table1[]=0xfe,0xfb,0xfd,0xf7。}void fan(uint c) //反轉(zhuǎn){for(i=0。 i++。 dianya()。 //A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)，包括電壓、電流、光強(qiáng)的采集 xianshi()。因此本設(shè)計(jì)采用MATCOM的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)VC++。致謝從拿到一個(gè)陌生的設(shè)計(jì)題目到逐漸熟悉題目的設(shè)計(jì)任務(wù)及工作步驟，都給自己留下了很深的印象。在此對(duì)張利娜老師的精心指導(dǎo)和耐心的教育表示衷心的感謝！也對(duì)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示誠(chéng)摯的感