【正文】 非線性。原則上講，可對輸出功率求導(dǎo)使其為 0，即可得到該電池的最佳工作點(diǎn) Im， Um，從而求出最大輸出功率： P=Im*Vm。工作電流和工作電壓之乘積： P=IV 即為 電池的輸出功率。一定光照強(qiáng)度下，太陽能電池的輸出電流 I與電池端電壓 V的關(guān)系 IV 特性曲線如圖 22所示。太陽能電池的開路電壓與光譜照度有關(guān)，當(dāng)入射光輻射照度變化時(shí)，太陽能電池的開路電壓與入射光譜輻照度的對數(shù)成正比。當(dāng)溫度升高時(shí)， Isc值略有上升。此外對于同一塊太陽能電池，Isc值還與入射光的輻射度有關(guān)。 Isc的值與太陽能電池的面積大小有關(guān)。負(fù)載端電壓反作用于光伏電池的PN結(jié)上，產(chǎn)生一股與光生電流方向相反的電流 ID。當(dāng)光照恒定時(shí)，由于光生電流 Isc不隨光伏電池的工作狀態(tài)而變化，因此在等效電路中可以看作是一個(gè)恒流源。理想的太陽能電池， RS很小，Rsh很大 [11]。 Rs主要由電池的體電阻、表面電阻、電極電阻和電極與硅表面間接接觸電阻所組成。 太陽能電池的等效電路 太陽能電池是一種典型的非線性元件，為了描述電池的工作狀態(tài)可將電池用一等效電路來描述，電路如圖 21所示。在太陽能板的保護(hù)中還用到一種防反充二極管，又稱阻塞二極管，其作用是避免由于太陽能板在陰雨天和夜間不發(fā)電時(shí)，或太陽能板出現(xiàn)短路故障時(shí)，蓄電池組通過太陽能板放電。被屏蔽的太陽 能電池組件將發(fā)熱，這叫熱斑效應(yīng)。機(jī)械化學(xué)方面的保護(hù)是指在封裝及安裝太陽能板的時(shí)候要考慮其防腐，防風(fēng)，防雹，防雨的能力電方面的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成與基本原理保護(hù)是指連接旁路二極管，連接防反充二極管等。 （ 3）太陽能電池的保護(hù) 光伏系統(tǒng)在運(yùn)行中要注意對太陽能電池組件 (俗稱太陽能板 )的保護(hù)。這種硅錠可鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽電池片，可提高材料利用率和方便組裝。單晶硅太陽能電池的制造成本最高，但光電轉(zhuǎn)化效率也最高，最高的達(dá)到 24%。這種太陽電池以高純的單晶硅棒為原料，純度要 求 %。目前世界上有三種已經(jīng)商品化的硅太陽能電池 :單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。它可以輸出幾百瓦，凡千瓦或更大的功率，是光伏電站的電能產(chǎn)生器。它的功率從幾瓦到幾百瓦，可以單獨(dú)作為電源使用。太陽能電池單體工作電壓為 伏，一般不能單獨(dú)作為電 源使用。太陽能電池單體是用于光電轉(zhuǎn)換的最小單元。 另外，在受光面上，覆蓋著一層很薄的天藍(lán)色氧化硅薄膜以減少入射太陽光的反射，提高太陽能電池對于入射光的吸收率。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，就能輸出一定的電壓、電流和功率。光生電場的一部分除抵消勢壘電場外，還使 P型層帶正電， N型層帶負(fù)電，在 N區(qū)與 P區(qū)之間的薄層產(chǎn)生所謂光生伏特電動勢。當(dāng)用適當(dāng)波長的太陽光照射到半導(dǎo)體上時(shí)，光能被半導(dǎo)體吸收后，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子 電子和空穴。因此，太陽能光伏電池都是由半導(dǎo)體 構(gòu)成的。太陽能光伏電池正是一種利用光伏效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。這樣，光能就以產(chǎn)生電子 空穴對的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋．?dāng)太陽光照射時(shí)，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導(dǎo)體吸收或透過。通過分析國內(nèi)外光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和市場需求分析，了解光伏發(fā)電未來產(chǎn)業(yè)前景。 （ 5） 交流配電柜 其在電站系統(tǒng)中的主要作用是對備用逆變器的切換功能，保證系統(tǒng)的正常供電，同時(shí)還可對線路電能進(jìn)行計(jì)量 [8]。正 弦波逆變器成本高，但可以適用于各種負(fù)載。逆變器按輸出波形可分為方波逆變器和正弦波逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，而負(fù)載是交流負(fù)載時(shí)，逆變器是必不可少的。由于蓄電池的循環(huán)充放電次數(shù)及放 電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素，因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充電控制器是必不可少的設(shè)備。 h以下的鉛酸蓄電池，一般選用小型密封免維護(hù)鉛酸蓄電池，每個(gè)蓄電池的額定電壓為 12V（ DC）。配套 200A太陽能電池發(fā)電對所用蓄電池的基本要求是： 1） 自放電率低； 2） 使用壽命長； 3） 深放電效率高； 4） 充電效率高； 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 5） 少維護(hù)或免維護(hù)； 6） 工作溫度范圍寬； 7） 價(jià)格低廉。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。 （ 1） 太陽能電池方陣 在有光照（無論是太陽光，還是其他發(fā)光體產(chǎn)生的光照）情況下，電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光電效應(yīng)”，這就是“光生伏打效應(yīng)”。光伏電站系統(tǒng)還應(yīng)有限荷保護(hù)和防雷裝置，以保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的過負(fù)載運(yùn)行及免遭雷擊，維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全使用 [7]。晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電流，通過逆變器的作用進(jìn)行供電。 光伏系統(tǒng)的工作原理與組成 光伏系統(tǒng)的工 作原理 白天，在光照條件下，太陽能電池組件產(chǎn)生一定的電動勢，通過組件的串、并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求。包括獨(dú)立光伏電站和戶用光伏電源系統(tǒng)在內(nèi)，其市場占有率已由以前的約 20%上升到 30%以上。 我國當(dāng)前最大的光電市場仍然是通信領(lǐng)域，包括微波中斷站、衛(wèi)星通信地面站、衛(wèi)星電視接收差轉(zhuǎn)系統(tǒng) 、程控電話交換機(jī)、部隊(duì)通訊臺站等，目前的市場占有率在 50%左右。Sullivan 發(fā)表研究報(bào)告認(rèn)為，未來一段時(shí)間光伏材料市場將快速增長，預(yù)計(jì)在 2020 年，光伏材料的市場總價(jià)值將達(dá)到 億美元，年增長率將達(dá)到 %，為近幾年內(nèi)最高。近 10 年太陽電池組件生產(chǎn)的年平均增長率達(dá)到 33%，最近 5 年的年平均增長率達(dá)到 43%，成為當(dāng)今發(fā)展最迅速的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。 光伏 發(fā)電市場需求 近 2年來，太陽能光伏發(fā)電受到各國的高度重視。首先，我國生產(chǎn)規(guī)模較國外比較小，自動化水平比較低；其次，專用原材料國產(chǎn)化程度也不高。 我國光伏產(chǎn)業(yè)在滿足國內(nèi)市場需要和提高 邊遠(yuǎn)無電地區(qū)人民的生活水平及特殊工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。在市場方面，截至 2020 年底我國光伏系統(tǒng)累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 45MW。為了推動光伏技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展， 2020 年 10 月，國家發(fā)展改革委員會、科技部制定出未來五年太陽能資源開發(fā)計(jì)劃，發(fā)改委“光明工程”將籌資 100 億用于推進(jìn)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)劃到 2020 年全國光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量達(dá)到 300MW?！熬盼濉逼陂g，國家科委開始將太陽能屋頂系統(tǒng)列入國家科技攻關(guān)計(jì)劃，企業(yè)界率先在深圳和北京分別建成了 17KW 和 7KW的光伏發(fā)電屋頂系統(tǒng)。經(jīng)過十年的努力，我國光伏發(fā)電技術(shù)有了很大的發(fā)展，光伏電池轉(zhuǎn)換效率不斷提高。我國的光伏電池技術(shù)是 從60年代發(fā)展空間用太陽能電池開發(fā)起步的，地面用光伏電池的生產(chǎn)是從 1970 年代初開始，主要的低成本技術(shù)以及生產(chǎn)能力則在 80年代中期建立起來。國外趨勢：光伏發(fā)電補(bǔ)助會繼續(xù)下降，使市場自動調(diào)節(jié)，當(dāng) 光伏組件 價(jià)格降低到一定階段時(shí)，達(dá)到商業(yè)發(fā)電的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，光伏發(fā)電規(guī)模會增加?？沙浞掷卯?dāng)?shù)刎S富的太陽能資源，采用太陽能發(fā)電技術(shù)，節(jié)約能源，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，提高人民生活水平。與同緯度的其它國家相比，和美國類似，比歐洲、日本優(yōu)越得多。尤其以青藏高原地區(qū)最高，達(dá) 60008000MJ/m2。全國各地的年太陽輻射總量： 33408400MJ/（ ），中值為 5852MJ/（ ）。 （ 3）清潔無污染，無任何物質(zhì)的排放，既不會留下污染物，也不會向大氣中排放廢氣。太陽的壽命至少尚有 40億年，相對于人類歷史來說，太陽可源源不斷供給地球能源的時(shí)間可以說是無限的。其中到達(dá)地球的 能量高達(dá)，穿過大氣層到達(dá)地球表面的太陽輻射能大約為 。因?yàn)樗哂幸韵碌奶攸c(diǎn)： （ 1）存儲量巨大：太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。 其中，太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。 其中，可再生能源主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）太陽能：據(jù)天文物理學(xué)家的計(jì)算表明，太陽系還能存在 45億年，太陽每年輻射到地球的總能量相當(dāng)于人類能源消耗的 ； （ 2）氫能源：利用自然界大量存在的水，由電解水產(chǎn)生氫，或者由太陽能光催化水分解氫； （ 3）風(fēng)力發(fā)電、小水電與潮汐發(fā)電：可提供可觀的電力； （ 4）生物能：包括城市垃圾的轉(zhuǎn)化、人類糞便的轉(zhuǎn)化等。雖然在可預(yù)見的將來，煤炭、石油、天然氣等礦物燃料，仍將在世界能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀藗儗四芤约疤柲?、風(fēng)能、地?zé)崮?、水力能、生物能等可再生能源資源的利用日益重視，在整個(gè)能源消耗中所占的比例正在顯著地提高。很多國家都在認(rèn)真探索能源多樣化的途徑，積極開展新能源和可再生能源的研究開發(fā)工作。當(dāng)前，包括我國在內(nèi)的絕大多數(shù)國家都以石油、天然氣和煤炭等礦物燃料為主要能源。因此，無論是從確保長期的能源供應(yīng)，還是從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，開發(fā)利用取之不竭而又沒有公害的新能源已是勢在必行。如不采取積極措施，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，將會嚴(yán)重威脅到 人類社會的生存空間。這種由環(huán)境污染衍生的環(huán)境效應(yīng)具有滯后性，往往在污染發(fā)生的當(dāng)時(shí)不容易被察覺或預(yù)料到，然而一旦發(fā)生就表示環(huán)境污染已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)嚴(yán)重的地步。 環(huán)境污染問題也成為 人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn) [3]。就連近代才發(fā)展起來的核能發(fā)電的原料鈾的儲量也是有限的，而且還存在安全和污染的難題，同樣不能解決世界電力的長期穩(wěn)定供應(yīng)問題。自 70年代的世界石油危機(jī)后，人們才真正意識到，供應(yīng)常規(guī)電力所用的石化燃料的儲量是有限的?？梢哉f，世界經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化，得益于傳統(tǒng)能源，如石油、天然氣、煤炭與核裂變能的廣泛的投入應(yīng)用。 能源危機(jī)及環(huán)境污染問題 十八世紀(jì)的工業(yè)革命，大大推動了人類社會的生產(chǎn)力水平，使人類進(jìn)入了機(jī)器大生產(chǎn)的工業(yè)時(shí)代。光伏發(fā)電具有節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性等優(yōu)點(diǎn)，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中具有最廣泛的發(fā)展前景。光伏發(fā)電具有取之不盡且無污染等優(yōu)點(diǎn)。其中，太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比，是最理想的可再生能源。這些問題最終將迫使人們改變能源結(jié)構(gòu)，依靠 科技進(jìn)步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。大氣中的顆粒物和二氧化硫濃度增高，局部地區(qū)形成酸雨 ,而每年排放的大量二氧化碳帶來的溫室效應(yīng)，使全球氣候變暖，自然災(zāi)害頻繁。自 20世紀(jì) 70年代的世界石油危機(jī)以來，人們才真正意識到，化石燃料的儲量是有限的，能源危機(jī)迫在眉睫。 Battery charger 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 課題背景 能源是經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源問題是一個(gè)國家至關(guān)重要的問題。 batteri chip。s history can be dated back to 1800, Berkeley39。 關(guān)鍵詞： 太陽能 電池 單片機(jī) 充電器 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV ABSTRACT Fossil energy drying up, people39。 本課程設(shè)計(jì)介紹一種太陽能充電器，利用單片機(jī)控制，將太陽能經(jīng)過電路變換為穩(wěn)定直流電充電，并能在電池充電完成后自動停止充電，還可作為一般直流電源使用，從而擺脫對市電的依賴而獲得通信的自由。最終，發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)，并以此半導(dǎo)體制成光伏電池。太陽能作為一種可再生能源它具有取之不盡、用之不竭和清潔安全等特點(diǎn)，因此有著廣闊的應(yīng)用前景，光伏發(fā)電技術(shù)也越來越受到人們的關(guān)注，隨著光伏組件價(jià)格的不斷降低和光伏技術(shù)的 發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補(bǔ)充能源向替代能源過渡。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 李杰 2020 年 6 月 2 日 齊魯工業(yè)大學(xué)關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)的說明 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留、送交設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件，允許設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱，學(xué)校可以公布設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容 ，可以采用影印、 掃描等復(fù)制手段保存 本設(shè)計(jì)（論文）。對本文研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示了謝意。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目 太陽能充電器電路設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 理學(xué)院 專業(yè)班級 電子信息科學(xué)與技術(shù) 信息 101班 學(xué)生姓名 李杰 導(dǎo)師姓名 孫吉紅 二○一四 年 六 月 一 日 太陽能充電器電路設(shè)計(jì) 作 者 姓 名 李杰