【正文】 如果這時(shí)分別在 P 型層和 N 型層焊上金屬導(dǎo)線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過(guò)，如此形成的一個(gè)個(gè)電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來(lái)，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，輸出功率。太陽(yáng)能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)的輻射光通過(guò)半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過(guò)程通常叫做 “ 光生伏打效應(yīng) ” ，因此太陽(yáng)能電池又稱為 “ 光伏電池 ” ，用于太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體材料是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的特殊物質(zhì)，和任何物質(zhì)的原子一樣，半導(dǎo)體的原子也是由帶正電的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁(yè) 原子核和帶負(fù)電的電子組成，半導(dǎo)體硅 原子的外層有 4 個(gè)電子，按固定軌道圍繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)。如果太陽(yáng)光垂直照射太陽(yáng)能電池板時(shí)，兩個(gè)光敏電阻接收到的光強(qiáng)度相同，所以它們的阻值相同，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。 機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏離時(shí)。 (5)設(shè)計(jì)控制方案，及驅(qū)動(dòng)電路。 20xx 年 2 月美國(guó)亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽(yáng)能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機(jī)完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。全國(guó)從事太陽(yáng)能熱水器研制、生產(chǎn)、銷售和安裝的企業(yè)達(dá) 1000 余家，年產(chǎn)值 20 億元。目前，美國(guó)正在新建幾座新的太陽(yáng)能電站。根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)的 數(shù)字，在過(guò)去的幾畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁(yè) 年中，德國(guó)太陽(yáng)能相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量增加了 5 倍，增速比其他國(guó)家平均水平高出一倍。 太陽(yáng)能利用的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 日本是世界上太陽(yáng)能開發(fā)利用第一大國(guó)，也是太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)強(qiáng)國(guó)。 提高太陽(yáng)能的利用率 太陽(yáng)能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源 [9]，這就對(duì)太陽(yáng)能的收集和利用提出了更高的要求。 能源危機(jī)，環(huán)境保護(hù)成為當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。 第三，太陽(yáng)能是一種潔凈的能源，在開發(fā)和利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒(méi)有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡。在中國(guó)廣闊的土地上，有著豐富的太陽(yáng)能資源。 課題背景 能源現(xiàn)狀及發(fā)展 傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出，同時(shí)全球還有 20 億人得不到正常的能源供應(yīng)。 第一，機(jī)械部分設(shè)計(jì)： 機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括底座、主軸、齒輪和齒圈等。當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏離時(shí)，控制部分發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn) 電機(jī) 8 帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水平方向跟蹤；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) 4 帶動(dòng)絲桿，絲桿帶動(dòng)可動(dòng)螺母和太陽(yáng)能板實(shí)現(xiàn)垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 4 的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。 于是 ，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉?結(jié)構(gòu)，維持長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展。大多數(shù) 地區(qū)年平均日輻射量在每平方米 4 千瓦時(shí)以上， 西藏 日輻射量最高達(dá)每平米 7 千瓦時(shí)。 太陽(yáng)能的利用有它的缺點(diǎn)： 第一，能流密度較低，日照較好的，地面上 1 平方米的面積所接受的能量只有 1 千瓦左右。據(jù)聯(lián) 合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署資料 [7]，目前礦物燃料提供了世界商業(yè)能源的 95%，且其使用在世界范圍內(nèi)以每 10 年 20%的速度增長(zhǎng)。盡管相繼研究出一系列的太陽(yáng)能裝置如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)能電池等等，但太陽(yáng)能的利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，究其原因，主要是利用率不高。日本太陽(yáng)熱能的利用， [12]從 1979 年第二次石油危機(jī)后開始， 1990 年進(jìn)入普及高峰。另?yè)?jù)德新社報(bào)道，全球最大的太陽(yáng)能發(fā)電廠已在德國(guó)南部巴伐利亞州正式投入運(yùn)營(yíng)。預(yù)計(jì)到 20xx年，美國(guó)光伏發(fā)電成本將從現(xiàn)在的 21～ 40 美分 /千瓦時(shí)降到 6 美分 /千瓦時(shí)，屆時(shí)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)大大增強(qiáng)。根據(jù)我國(guó) 1996～ 2020 年太陽(yáng)能光電 PV（光伏發(fā)電）發(fā)展計(jì)劃，在 20xx 年和 2020 年的太陽(yáng)能光電總?cè)萘繉⒎謩e達(dá)到 萬(wàn)千瓦和 30 萬(wàn)千瓦。在國(guó)內(nèi)近年來(lái)有不少專家學(xué)者也相繼開展了這方面的研究， 1992 年推出了太陽(yáng)灶自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)， 1994 年《太陽(yáng)能》雜志介紹的單軸液壓自動(dòng)跟蹤器，完成了單向跟蹤。 論文結(jié)構(gòu) 第一章 ,緒論主要闡述了課題的研究背景、目的及意義，以及國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能的利用現(xiàn)狀、太陽(yáng)追 蹤方式的發(fā)展現(xiàn)狀。控制部分發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1 帶動(dòng)小齒輪 1 轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 2 帶動(dòng)小齒輪 2。當(dāng)太陽(yáng)光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí)，接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減少，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至兩個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同，稱為光敏電阻光強(qiáng)比較法。當(dāng)受到外來(lái)能量的作用時(shí)，這些電子就會(huì)脫離軌道而成為自由電子，并在原來(lái)的位置上留下一個(gè) “ 空穴 ” ，在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。制造太陽(yáng)電池的半導(dǎo)體材料已知的有十幾種，因此太陽(yáng)電池的種類也很多。這種現(xiàn)象就是上面所說(shuō)的 “ 光生伏特效應(yīng) ” 。 電池板的選擇及布局分析 太陽(yáng)能電池板的發(fā)展及種類 太陽(yáng)能電池是一種近年發(fā)展起來(lái)的新型的電池。利用光敏電阻在光照時(shí)阻值發(fā)生變化的原理，將兩個(gè)完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方。畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁(yè) 把齒輪連接著主軸上，主軸安裝在 地板上 (主軸相對(duì)于地板可以轉(zhuǎn)動(dòng) )，馬達(dá) 4 安裝在底部支架的一塊板上，馬達(dá) 4 的輸出軸連接絲桿 2，絲桿 2 與可動(dòng)螺母配合，是搖桿 3 可以有一定的移動(dòng)量。 (4)選取控制芯片，分析系統(tǒng)的硬件需求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。 1998 年美國(guó)加州成功的研究了 ATM 兩軸跟蹤器 [16]，并在太陽(yáng)能面板上裝有集中陽(yáng)光的透鏡，這樣可以使小塊的太陽(yáng)能面板硅收集更多的能量，使效率進(jìn)一步提高。目前我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的推廣普及十分迅速 [15]， 1997 年銷售面積近 300 萬(wàn)平方米，數(shù)量居世界首位。為了降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，美國(guó)政府最近制定了陽(yáng)光計(jì)劃，大幅度增加了光伏發(fā)電的財(cái)政投入，加快多晶硅和薄膜半導(dǎo)體材料的研發(fā)，提高太陽(yáng)能光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率。 1990 年德國(guó)政府推出了“一千屋頂計(jì)劃” [13]，至 1997 年已完成近萬(wàn)套屋頂系統(tǒng)，每套容量 1～5 千瓦，累計(jì)安裝量已達(dá) 萬(wàn)千瓦。香港大學(xué)建筑系的教授研究了太陽(yáng)光照 角度與太陽(yáng)能接收率的關(guān)系，理論分析表明 [11]:太陽(yáng)的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差 %，精確的跟蹤太陽(yáng)可使接收器的接收效率大大提高，進(jìn)而提高了太陽(yáng)能裝置的太陽(yáng)能利用率，拓寬了太陽(yáng)能的利用領(lǐng)域。同時(shí)太陽(yáng)能又是一種無(wú)污染的清潔能源，加強(qiáng)太陽(yáng)能的開發(fā)，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境也有重大的意義 [8]。這種全球性的能源危機(jī)，迫使各國(guó)政府投入大量的人力和財(cái)力，研究和開發(fā)新能源，如太陽(yáng)能等。 第二，地球上，無(wú)論何處都有太陽(yáng)能，可以就地開發(fā)利用，不存在運(yùn)輸 問(wèn)題，尤其對(duì)交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值。中國(guó)地處 北半球 ，南北距離和東西距離都在 5000 公里以上。s rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction. At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together. Second, control system part is designed. Control system mainly includes the sensors part, stepper moto