第1章绪论
第1章绪论
1.1太阳能利用的前景
当今，煤，石油，天然气等常规矿产能源，储量越来越少，世界各大经济体都面临能源危机。按照目前的开采和使用速度，己探明的矿产能源仅够人类再利用几十年，可以说，己经是处在日益枯竭的形势之下。
为了能够获得更多的资源，在石油储量丰富的地区，一直以来冲突不断，而且有外部势力的干预。为了得到能源，保证经济这架大车的正常运转，不惜以战争为手段，以人民的生命为代价。中国，作为世界上最大的发展中国家，对石油的依赖程度很高。以2010年为例：海关总署公布的数据显示，2010年全年我国进口原油2.39亿吨，去年全年原油产量2亿吨，对外依存度逼近55%。我国已经进入能源预警阶段。根据国家能源局的报告，到2010年中国已成为世界第一大能源消费国。其中,电力消费从2005年的2.5亿千瓦时增加到2010年的4.2亿千瓦时，年均增长11.1%；煤炭消费量从2005年的23.18亿吨增加到2010年的32亿吨,年均增长6.8%；石油消费从3.25亿吨增加到4.28亿吨，年均增长5.7%；天然气消费从468亿立方米增加到1090亿立方米，年均增长18.5%；非石化能源消费从1.6亿吨标准煤增加到2.6亿吨标准煤，年均增长10.1%。“十二五”期间我困能源消费总量将增加8亿至1亿吨标准煤，年均增长4.8%至5.5%，到2015年能源消费总量达41亿至42.5亿吨标准煤。从以上的数据，很容易看出，完全依靠煤炭!石油等常规能源，是无法满足未来社会经济发展对于能源需求的[1]。
另外一个方面，矿产能源在使用中产生的二氧化碳会造成温室效应；其它的废渣废气对环境造成了无法挽回的损失。即使是这些能源本身泄漏都会对环境造成危害，如石油管道损坏造成的石油泄漏。
基于以上两个方而的原因，人类正在寻找更适合的能源。希望能够逐步取代常规的矿产能源。在填补现有能源不足的同时，也为保护环境做积极的改善。目前所开发和利用的新能源主要有核能、风能、太阳能、潮汐能等。其中，风能、太阳能、潮汐能都是利用自然界原本的能力，主要是一个转换利用的过程。而核能的利用则是一把双刃剑，在高效的同时，人类也为它的使用付出了沉重的代价，切尔诺贝利核电站爆炸，日本福岛电站泄漏，这些情景都依然清晰。
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太阳能电池板自动跟踪系统的设计
太阳能是分布最广，也是最容易获取的“清洁”能源。人类很早就开始利用太阳能。随着温室气体排放以及能源枯竭等问题越来越严重，世界上越来越多的国家和地区开始重视太阳能的开发利用。相比其他新能源而言，太阳能具有安全、使用方便、范围广等特点[2]。其储量巨大，可以广泛地利用。每年到达地球的太阳能可达1.73Kw，其中到达地球表面的约为8.1Kw。人类可以转化和利用的部分约为1.7Kw。按照目前人类消耗能量的速度，每年的获取量都可以供人类使用几千年。
对于人类而言，太阳就是一个取之不尽，用之不竭的能源基地，只要太阳东升西落不变，人类就可以一直获得充足的能源。即或是只利用照射到陆地部分的太阳能，也足够人类的使用了。随着技术的发展，突破技术瓶颈后，太阳能转换效率上提高，能够将大部分能量转换，再增大开发利用的规模，就可以更加广泛的利用太阳能了。
太阳能的利用方式有很多种，目前太阳能的利用形式主要有光热利用，光伏发电转换利用和光能化学转换利用三种形式。太阳能光伏发电作为太阳能利用的主要方式,发展应用前景非常广阔。太阳能的总能量非常大，但是平均密度不高，需要很大的面积才能获得较大的能量。太阳能利用的核心问题就在于两个方面：一是光伏电池的转换效率问题，即在接收太阳能时能将太阳能转换为电能的比例；二是太阳能板如何对准太阳，因为太阳与地球平面是相对运动的，且是在两个方向上运动，如何高效的跟踪上太阳就成为了一个问题。目前，在太阳能开发利用领域中，如何提高太阳能辐射的接收效率，依然是国内外相关领域的研究热点。而提高接收效率的重要途径之一就是进行太阳的自动跟踪。当然，此方法是在光伏电池转换效率一定的基础上做的改善工作。太阳能自动跟踪系统就是利用太阳与地球相对运动的规律来进行定位跟踪的系统。太阳的视位置，在天空中的运动是可以测算的，每天东升西落，具体时刻对应的太阳的位置，是可以提前计算得到的。系统根据这种已知的位置，即可以通过调整系统自身的位置，使太阳能接收板始终对准太阳。太阳入射光线垂直地照射到太阳能电池接收板上时，太阳能的接收效率最高，所获得的能量也就最高。再将辐射能通过光伏设备转化为电能，集中起来方便人们的使用。
1.2太阳能跟踪控制器的发展状况
当前，各种类型的太阳能跟踪控制系统，可以分为两类：机械跟踪系统和电控跟踪系统。机械跟踪系统一般为压差式。电控跟踪系统可分为光电传感式跟踪控制系统和视
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第1章绪论
日运动轨迹跟踪系统[3]。下面分别对这些系统作简要的介绍[4]：
(1)压差式跟踪
系统的基本工作原理是:跟踪系统没有对准太阳,即太阳能光线没有垂直照射到系统时，系统内部密闭容器两侧受光而积不同，介质会因光照的不同发生相应的物理变化，产生不同的压力，从而在两侧形成压力差。在这种压力差的作用下，使跟踪控制系统做相应方向的运动，重新调整，直到两侧的压力相同。此时，容器两侧受光相同，系统对准到太阳。根据密闭容器里存储的介质，可以将压差式太阳能跟踪系统分为液压差式、气压差式、重力差式等。这类跟踪控制系统机构结构简单，造价较低，不用电子控制部分和外部电源，为纯机械控制系统。但该系统有局限性，一般只能用于单轴跟踪系统，跟踪精度很低。因此，此系统仅适用于一般用户的低需求时采用。
(2)光电传感式太阳能跟踪控制
光电传感式太阳跟踪控制系统采用光敏硅光电管、硅光电池等元件。目前国内较常用的光电跟踪系统有电动式、重力式、电磁式。这些光电跟踪控制系统都采用光敏元件作为传感器。在这类跟踪控制系统中，传感器一般安装在采光板上或固定的位置，通过电机的转动来调整采光板的位置使采光板正对太阳。当太阳向西移动时，采光板的跟着偏移，光电传感器因受到阳光照射会输出一定值的电压或电流，作为输入信号，经放大电路放大，由电机转动调整太阳能采光板的角度使跟踪系统对准太阳。光电传感器式跟踪具有灵敏度高，反应快等优点，机械结构设计相对简单，但容易受天气的影响，若出现阴天或云遮住太阳的情况，太阳光线经过散射，就会导致跟踪控制系统无法对准太阳实际的位置，甚至引起执行机构的误动作，使跟踪失败。
(3)视日运动轨迹跟踪控制
视日运动轨迹跟踪控制系统按系统的轴数，分为单轴跟踪和双轴跟踪两种：
单轴跟踪方式一般分为三种方式：倾斜布置东西跟踪；焦线南北水平布置，东西跟踪；焦线东西水平布置，南北跟踪。以上三种跟踪方式都是单轴转动的南北向跟踪或东西向跟踪，工作原理相同。跟踪系统的转轴(或焦线)东西向布置，由预先计算好的太阳赤纬角的变化，即跟踪角度，使太阳能采集板绕转轴作俯仰转动。采用此种跟踪方式，一天之中只有正午时刻太阳光与柱形抛物面的母线相垂直，此时热流最大；而在早上或下午太阳光线都是斜射。单轴跟踪的优点是结构比较简单，由于入射光线不能始终与太阳能接收板垂直，太阳能的利用率相对较低。
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太阳能电池板自动跟踪系统的设计
综上，在以上各种跟踪控制系统中，纯机械式的跟踪控制器精度较低，但是跟踪太阳的目的在于提高太阳能的利用率，如果精度低，跟踪利用率就比较低，要提高利用率就要在添加其它设备，额外提高了成本。光电传感式太阳跟踪控制系统的精度较高，但如上所述还存在不少问题。如果要提高太阳能的利用效率，需要进一步的研究和探讨，开发出真正高精、实用、廉价的太阳能自动跟踪器，本文将对此做进一步研究。
1.3研究的目的和意义
综上可知，太阳能作为一种新型的绿色能源，有着广泛的发展前景。但是由于太阳能本身的缺点，现在对太阳能的利用率普遍较低，并且现有跟踪控制器也有着各种缺点。为了尽可能的提高太阳光能的利用效率，改进现有太阳能跟踪控制的缺点，本文设计的一种高精度太阳能跟控制系统。这种跟踪控制系统采用软件控制和传感器控制相结合的方法，设计合理的机械结构，通过硬件控制系统，来实现高精度的太阳跟踪。
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第2章太阳跟踪装置的设计及方案
第2章太阳跟踪装置的设计及方案
为了提高太阳能的利用率，本文提出了一种基于单片机的固定轨迹粗略跟踪与光电传感器精确跟踪的双模式太阳能跟踪控制器。其中，固定轨迹跟踪方式是使跟踪装置的控制器根据相关的公式和参数计算出白天太阳的位置（视日运动），再转化成相应的脉冲发送给驱动器，驱动电机实时跟踪太阳。光电传感器精确跟踪控制是由5个普通的光敏二极管来实现，精确地跟踪太阳光信号的最强点，使太阳光垂直照射电池板，提高太阳光能的利用率。
2.1太阳跟踪器工作原理
太阳的光照强度是随着天气变化而实时变化的，当光照强度较好时，光电传感器对光线比较敏感，此时选用自动追踪模式(即光电跟踪)；当天气不好、光照强度比较弱时，漫反射的加重对光电传感器产生很大的干扰，这种情况下选用固定跟踪模式。图2.1所
2.2
2.2.1固定轨迹跟踪模块
虽然太阳位置是实时变化的，但是它的运行规律还是可循的。软件算法主要根据太阳的运行规律计算其实时方位角和高度角，以及太阳能跟踪控制器的水平角和仰角。利
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太阳能电池板自动跟踪系统的设计
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用时钟芯片和单片机控制单元按照太阳运行遵循的公式计算得到太阳的实时位置，通过指令使电机驱动太阳跟踪装置，实现太阳实时跟踪[5]。
（1）Cooper 方程
太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤纬角，以占表示。在一年中，太阳赤纬每天都在变化，但不超过士23°27′的范围。夏天最大变化到夏至日的+23°27′；冬季最小变化到冬至日的-23°27′。太阳赤纬随季节变化，按照Cooper 方程，
(2-1)
式中，n 为一年中的天数，如:在春分，n=81，则=0，自春分日起的第d 天的太阳赤纬为:
(2-2)
（2）太阳角的计算
如图2.2所示，指向太阳的向量与天顶Z 的夹角定义为天顶角，用表示；向量与地平面的夹角定义为太阳高度角，用h 表示；
图2.2 太阳角的定义
第2章太阳跟踪装置的设计及方案
在地面上的投影线与南北方向线之间的夹角为太阳方位角，用表示。太阳的时角用表示，它定义为:在正午时=0，每隔一个小时增加15°，上午为正，下午为负。
1）太阳高度角
计算太阳高度角的表达式为
（2-3）式中，为地理纬度；为太阳赤纬；为太阳时角。
正午时，，，(2-3)式可以简化为：
因为，，所以
（2-4）正午时，若太阳在天顶以南，即，取
从而有
（2-5）在南北回归线内，有时正午时太阳正对天顶，则有，从而h=90°。
2）太阳方位角
太阳方位角按下式计算，
(2-6) 也可用下式计算，
(2-7) 根据地里纬度，太阳赤纬以及观测时间，利用式(2-6)或者式(2-7)中的任意一个可以求出任何地区，任何季节某一时刻的太阳方位角。
3）日照时间
太阳在地平线的出没瞬间，其太阳高度角h=0。若不考虑地表曲率及大气折射的影响，可得出日出日没时角表达式
(2-8) 式中-日出或日没时角，以度表示，正为日没时角;负为日出时角。对于北半球，当，解式(2-8)，有
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太阳能电池板自动跟踪系统的设计
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(2-9)
求出时角后，日出日没时间用求出。
一天中可能的日照时间由下式给出
（2-10）
利用太阳高度角和方位角的数学模型，就可以在固定纬度，固定时段计算出太阳在此条件下的方位。从而可以通过控制使光伏系统朝向太阳位置对其进行有效跟踪，提高系统的发电效率。
2.2.2光电传感器跟踪模块
光电自动跟踪模式是使用光电传感器作为探测元件，实时探测太阳位置并将信号送达核心处理芯片进行处理以完成对太阳位置的探测和跟踪。本文以5个光敏二极管为基础，设计光电传感器，来检测阴晴天。当太阳能电池板上的光电传感器即时感应太阳光入射方向，将光信号变成电信号，在经过运放放大后传送给单片机，单片机控制电机运转来改变太阳能板的朝向，以达到更充分接收太阳光的目的[6]。
因为光电追踪模型种类较多，尤其是在光敏半导体的数量和尺寸上存在差异。当然光敏半导体数量越多，效果越好，但是成本也越高，相应的模型体积也就越大。本次设计综合考虑多种因素后，设计如下模型，如图2.3，2.4，2.5所示。
图2.3光敏二极管分布模型 图2.4空心开孔圆柱罩模型 D1
D4D2
D3
D0
第2章 太阳跟踪装置的设计及方案
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图2.5光电传感器组合模型
如上图形，是由5个光敏二极管是按一定分布安装在一个圆盘上面，并在圆盘外套上如图2.4所示的中空的圆柱罩，用来筛选接收阳光，以更好的接收太阳光的照射以及避免无谓的干扰。圆柱套顶上有一个透光孔，所以必须正确的选择圆柱罩的高度，太高了会导致阳光射在内壁上，系统会认为是阴天甚至晚上，影响接收效率，或导致系统切换太过频繁而混乱，甚至死机；圆柱罩太低，几个光敏二极管又会随时接收到阳光，系统无从选择，也容易造成混乱。这5个光敏二极管以D0为中心呈十字分布，每个光敏二极管和它周围的二极管都保持一定间隙。间隙太大不但占用空间，而且使得接收范围变得相对狭窄或者接收不到；太近了又容易出现接受混乱（即都接收或都接收不到，而且光反射折射都会有较大的影响）。下面对光电传感器的空间尺寸进行简单的设计，如图2.6所示。
图2.6入射光线示意图
R
空心圆柱罩
光敏
二极管5mm
r
入射光线
太阳能电池板自动跟踪系统的设计
首先确定圆柱罩上的开孔直径:设定的是当正中央的D0被太阳垂直照射时,电机不转动。因此空心圆柱罩的开孔不能过大，过大会同时照射到其它二极管，造成系统混乱：当然也不能过小，过小会导致入射光线不够,而出现产生的电流不足以被单片机接收到的信号。为了检测方便，把开孔的直径R设定为光敏二极管的直径，一般选为5mm，并和D0处于一个垂直面上，这样在阳光垂直入射时，就会刚好全面照射到D0，确保了充足的感应面积。
计算各个光敏二极管之间的直线距离：因为开孔为5mm，所以D0与D1～D4两个二级管之间的距离不得小于5mm，否则在阳光斜射时很可能会同时照射到两个二极管上，造成电位冲突，引起系统混乱；但如果两个二极管距离过大，则有可能在一定的时间内阳光照射不到任意一个二极管时,没有感应光电流产生,也会造成系统混乱。因此，最好的情形就是在阳光刚好完全离开一个二极管时，又照射到另一个二极管，这样任何时候都会检测到高低电位。然而由于夏天太阳的照射太过强烈,有可能会导致太阳光即时刚好处于2个二极管之间的空隙时,因反射和折射等问题,导致相邻的两个二极管都产生感应电流,从而导致了系统的混乱,所以需要把二极管之间的距离增加到比二极管的直径稍微再大上一点，取为6mm。如果D1～D4刚好处于东南西北四个正方向,但是依然会可能出现阳光偏移时,从东北、西北、东南、西南四个斜向经过，那么很可能照射不到任何二极管，这一点因为引入了太阳角度追踪模块而得到了纠正，在介绍太阳角度追踪模块时，可以得知，通过单片机的计算，控制电机使太阳能板上的东西方向基本上每天都是和太阳运行轨迹在同一平面内，比较彻底的解决了这个问题。
计算圆柱的高度H：假设太阳入射角度不垂直,而是一个倾斜角，则可以根据来计算出圆柱罩合适的高度。因为系统设定的是假如检测到D0是高电位，证明此事入射光与太阳板垂直，那么会待机15分钟以后再次检测。因为15分钟之内的太阳移动角度不大，但是如果圆柱罩过矮，就会造成15分钟后，光线依然照在D0上，甚至由于角度不够，阳光根本照射不到四周的光敏二极管上，但实际光线已经不与太阳能板垂直了，这样造成接收效率降低；相反，如果圆柱罩过高，入射光线角度只要稍微偏离一点，就可能造成射到圆柱罩的内壁，系统也会产生误判而紊乱，此两种情形如下图所示.因此,最好的情况是在15分钟内,阳光在圆柱罩内圆盘上移动的距离X不小于0.5个光敏二极管的直径2.5mm，但是也不超过1.5倍光敏二极管直径加6mm的间隙13.5mm。可以得出以下公式：
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第2章 太阳跟踪装置的设计及方案
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（2.5≤x ≤13.5） （2-1）
因此：
（2-2）
又因为15分钟太阳移动的角度几乎为一个定值，即：太阳白天12小时移动，即1小时移动，所以15分钟接近移动，因为≈0.07，因此可计算出：36mm ≤H ≤193mm 。综合考虑到圆柱罩不宜过高，且尽量避免在每15分钟时恰好出现光线移动到两个二极管质之间的间隙中，因此取柱高为H=40mm 。
2.3机械部分的设计
2.3.1机械传动机构的设计
本追光系统采用双轴跟踪方法，即太阳能电池板通过绕数值轴和水平轴独立动作而改变系统的方向角和俯仰角。本双轴自动追光系统的机械部分由太阳能电池板（中间带有光电传感器）、T 型支架、连杆、凸轮、蜗轮蜗杆减速机构和2个步进电机组成。如图2.7所示[7]。
图2.7 双轴跟踪系统结构图
T
太阳能电池板自动跟踪系统的设计
由步进电机A带动经蜗轮蜗杆减速器减速后驱动T型支架（上装有竖直轴）实现水平方向转动，即方向角的调整。由步进电机B带动凸轮机构使太阳能电池板绕水平轴转动而实现对俯仰角的调整。通过对步进电机的控制，从而使太阳能电池板与太阳光线垂直。
2.3.2涡轮蜗杆传动机构的使用
本部分的传动机构选用了蜗轮蜗杆传动。该结构可将运动依靠两个交错的轴承来传递（一般交错角为90度），蜗杆是主动件，涡轮为从动件。蜗杆传动有以下优点：
1.传动比大：在动力传动中，单级传动比一般为8～80，在分度机构中或传递运动时传动比可达1000，因传动比大，因而结构很紧凑。
2.工作平稳噪声小：涡轮齿为连续不断的螺旋形，在与涡轮啮合过程中是连续的，同时啮合的齿对数又较多，故传动平稳、噪声小。
3.可以自锁：当蜗杆的导程角小于当量摩擦角时，蜗杆传动可实现自锁。蜗杆传动适用于传动比大、而传动效率不大且做间歇运动的设备。这正适合本系统的传动要求。
2.3.3 驱动电机的选择
本太阳能自动跟踪系统要求能够比较准确的跟踪太阳位置，因此要求驱动电机能够准确的把电信号转化为电机轴上的角位移。于是本系统选取步进电机作为驱动电机[8]。
步进电机又称为脉冲电动机，是数字控制系统中的一种执行元件。其功用是将脉冲电信号变换成相应的角位移或直线位移，即给一个脉冲电信号，电动机就转动一个角度或前进一步。步进电动机的移量或者线位移量S与脉冲数k成正比；它的转速n，或者线速度v与脉冲频率f成正比。在负载能力范围内这些关系不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化。因而可适用于开环系统中作为执行元件，使控制系统大为简化。步进电动机可以在很宽的范围内通过改变脉冲频率来调速;能够快速反转和制动。它不需要变换可直接将数字脉冲信号转换为角位移，很适合采用微型计算机控制。步进电动机是纯粹的数字控制电动机。它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步动机就转动一个角度，因此作常适合于单片机控制。本文采用型号57BYGH8404[9]的2相式混合步进电机。该电机步距角为1.8°，额定电流为3.0A，静力矩为17Kg.cm，转动惯量为440g.cm2。
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第2章太阳跟踪装置的设计及方案
2.4系统的总体设计思想
在太阳能追踪器设计完成的情况下，通过大量查阅资料以及了解一些具体实例，在上述基础上，为了更好的实现自动跟踪系统的功能，采取下列措施：
1．采用AT89C51单片机作为系统的核心。
2．利用2.2.2所设计的光电传感器进行白天还是黑夜，晴天还是阴天的程序运行。
3．对光电检测部分进行电路设计，并连接单片机，以达到有效地控制。
4．可以使用LED显示器，时钟电路可以采用串行时钟芯片DS1302.
5．控制部分首先将单片机发出的信号放大，然后发送给电动机，电机获得信号后执行动作，从而实现追踪功能。
6．机械装置采用蜗轮蜗杆传动，达到减速和改变运动方向的目的。
系统框架图如图2.8所示。
图2.8太阳自动跟踪系统框图
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太阳能电池板自动跟踪系统的设计
2.5本章小结
本章主要阐述的内容是太阳能追踪系统的总体设计思想和方案。为了实现本任务和目的，介绍了应采取的措施，确定了光电跟踪与固定轨迹跟踪两种跟踪方式结合在一起使用的方案，并进行了相关说明。在此基础上，自行设计了光电传感器，并对整体机械模块进行了设计与说明。
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第3章 硬件系统部分的设计
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第3章 硬件系统部分的设计
3.1 AT89C51单片机简介
本单元的主要功能是接收由光电检测电路所发出的信号，据此信号来控制电机的驱动电路，从而实现对电动机的控制，进而实现对太阳的追踪。它是整个系统的核心。本系统所选用的单片机为AT89C51型单片机。
AT89C51单片机因其强大的功能而被广泛的使用，它的性能如下[10]：
（1）4KB 可改写程序Flash 存储器
（2）全静态工作：0Hz ～24Hz
（3）3级程序存储器保密
（4）1288字节内部RAM
（5）32条可编程I/O 线
（6）2个16位定时/计数器
（7）5个中断源
（8）可编程串行通道
图3.1是AT89C51的引脚结构图，共有40个引脚，双列直插封装方式。
太阳能电池板自动跟踪系统的设计
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图3.1 AT89C51芯片引脚图
AT89C51的设计选用的是静态逻辑，也就是说它的频率可以到0，可以实现空闲模式和掉电模式。在空闲模式中，CPU 停止工作，而RAM 、定时/计时器、串行口和中断系统都继续工作；在掉电模式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM 中的内容，直到下一次硬件复位为止。
3.2 光电检测电路的设计
3.2.1判断阴晴天的电路设计
因为整个系统由两种追踪模式组成，即光电追踪模式和太阳角度追踪模式。当太阳光比较弱的时候光电追踪模式会表现的不灵敏，甚至使系统紊乱。而太阳固定轨迹追踪模式是通过计算太阳高度角和太阳方位角来进行追踪的，太阳角度追踪模式与太阳光强度没关系。本系统设计的是将光电追踪模式和太阳角度追踪模式结合起来，当阴天的时候，太阳光比较弱，这时系统会由光电追踪模式转换到太阳角度追踪模式。图3.2是电路部分。
图3.2判断阴晴天的电路
此电路中使用一个光敏二极管来检测太阳光的强弱，用一组运放做比较电路，运放的输出端接到单片机引脚P0.4上。即是，晴天时，光电二极管受到的光照强度足以使其导通，运放输出高电位，这时P0.4检测到高电位，程序继续运行，通过光电追踪模式进行追踪[11]；当太阳光的强度不足以使电路中的光敏二极管导通时，经过比较电路之后，运放输出低电平，这时单片机的引脚P0.4检测到地电位，这时利用软件来控制系
第3章 硬件系统部分的设计
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统启用太阳固定轨迹追踪模式。这样就可以无论阴天到晴天还是晴天到阴天下的追踪模式的切换。
3.2.2 判断昼夜的电路设计
检测白天还是黑夜，除了可以用时钟芯片来设定跟踪系统的运行时间范围，当然也可以采用图4-2类似的电路所不同的是二极管型号不同，电阻的大小不同，运放输出要接到中断0上。即实现如下功能：白天时，运放输出高电位，中断0检测到高电位，系统没有中断请求，程序继续运行，开始检测是阴天还是晴天；黑夜时，运放输出低电位，INT0检测到低电位，外部中断0是低电平有效地引脚，因此INT0=0时，向单片机发出中断请求，单片机接到中断请求后，外部中断0被激活，进入外部中断0处理程序，从而进入等待状态。检测电路如下图3.3所示。
图3.3判断昼夜的检测电路
3.2.3光电检测电路的设计
光电检测电路主要是检测太阳的高度角和方位角的变化，电路中采用了5个光敏二极管，排列如图2-1所示。将整个光电检测装置（光电传感器）安装在太阳板上，光敏二极管的检测面与太阳能板平行。电路图如图3.4所示。
D0处在圆盘的中间位置,当D0受到光照时(这时太阳能板正对太阳)，D0导通，4组运放的同相输入端连在一起同时检测到高电位，这时分布在D0周围的4个光敏二极管D1～D4的正极分别接到了LM324芯片的4组运算放大器AL1～AL4的反相输入端，D1～D4截
太阳能电池板自动跟踪系统的设计
止，4组运放的反相输入端检测到低电位。由运算放大器的工作原理知，这时4组运放的输出端同时输出高电位。也就是当D0受到光照时，单片机AT89C51的4个引脚P2.0～P2.3
图3.４光电检测的电路设计
同时检测到高电位。因为电路中是利用了运算放大器将D0和D1～D4进行比较，为了系统的正常运行，调节电路中的5个电阻值，使得当处在中间位置的D0没有受到光照时，同时保证D1～D4中没有受到光照的光敏二极管所对应的运放输出高电位，而受到光照的那个光敏二极管所对应的运放输出低电位。
当D1～D4中的某一个受到光照时,电路工作原理是一样的。以D1为例：当D1处于导通状态，正如上文所述，这时只有D1所对应的运算放大器AL1输出低电位，而与D0一样没有受到光照的D2、D3、D4所对应的运算放大器AL2、AL3、AL4输出高电位，这时对应得AT89C51的引脚P2.0检测到低电位，而P2.1、P2.2、P2.3检测到高电位。
3.3单片机控制电路的设计
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第3章硬件系统部分的设计
单片机控制电路是用来控制电动机的转动的，由上文所介绍的检测电路检测到光信号(即太阳光的朝向),经过比较电路将光信号转换为电信号，单片机据此检测到的电信号来命令控制电路的工作，以达到系统追踪的目的。
控制电路时通过两级NPN管的导通而来控制继电器的吸合或断开，进而控制电机的工作状态，如图3.5所示[12]。
图3.5单片机控制电路的设计
图3.5是控制电路中的一组。当光电二极管受到光照时，通过光电检测电路之后，AT89C51单片机的P2.0引脚会检测到低电位，实现了光信号到电信号的转变，这时系统需要软件将光电检测部分与控制部分联系起来。可通过软件设计程序，当P2.0检测到低电平时，将P1.4清零，这时控制电路中的第一个晶体管截止，而第二个晶体管导通，从而继电器吸合，电机转动，这样就达到了对电机的控制。
上图中所画出的只是整个控制电路的一个分支，完整的控制电路由四组与上图完全相同的电路组成，四个分支分别由AT89C51的四个引脚P1.4～P1.7引出，四组电路接了四个继电器，分别控制两个电机的正反转。
3.4时钟电路的设计
本次选择DALLAS公司生产的串行实时时钟芯片DS1302，它虽然没有采取光电隔离，但由于读写靠时序控制，且具有写保护位，抗干扰效果好，同时体积小，连线少，外围只有一个32.768Hz晶振，使用灵活。具有318RAM，可供保存有用数据。DS1302与单片
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太阳能电池板自动跟踪系统的设计
机的通信仅需三根线即SCLK（串行时钟线）、I/O（数据线）、RST（复位线）。数据可以按每次一个字节或多达31个字节的形式传送到时钟RAM或从中送出。串行时钟芯片为了初始化任何的数据传送，通过把RST输入驱动至高电平来启动所有的数据传送。RST 提供有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供了单字节或多字节数据传送的手段[13]。
时钟SCLK是上升沿后继以下降沿的序列。数据输入时，在时钟的上升沿前必须有效，而数据位在时钟的下降沿之后输出。如果RST输出低电平，则I/O引脚变为高阻状态，中止数据传送。上电时，Vcc>2.5V，RST必须为逻辑0，当RST由0至1状态时，SCLK必须为逻辑0。
DS1302主要引脚有：X1，X2连接32.768kHz晶振。GND：电源地。RST：复位，对芯片操作。I/O：数据输入、输出引脚。SCLK：串行时钟输入。VCC1，VCC2：主电源与后备电源。如图3.6所示。
图3.6时钟电路
3.5步进电机驱动器电路的设计
本文设计的控制器的步进电机采用SJ-220MA驱动器[14]。该驱动器驱动二相混合式步进电机57BYGH8404。SJ-220MA驱动器采用原装进口模块，实现高频斩波恒流驱动，具有很强的抗干扰性、起动频率高、高频性能好、内部信号与控制信号实现光电隔离、电流可调、整半步可自由设定、结构简单、可靠性好、运行平稳、带动4A以下所有的42BYG、57BYG、86BYG系列步进电机。其电路连接如图3.7所示。
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太阳能电池板标准测试方法 (2011-03-14 21:30:56) 转载 标签： 杂谈 太阳能电池板标准测试方法 （模拟太阳能光） 一、开路电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为开路电压； 二、短路电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为短路电流； 三、工作电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，正负极并联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电压； 四、工作电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，串联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电流。 问:太阳能电池板在阴天或日光灯下能产生电吗? 答:准确的说法是产生很小的电流.基本上可以说是忽略不计. 问:在白炽灯下或阳光下能产生多大电流? 答:在白炽灯下距离远近都是有差别的.同样阳光下上午,中午,下午,产生的电流也是不同的. 问:太阳能测试标准是什么?在白炽灯下多大灯泡多远距离测试算标准呢?
答:太阳能测试标准光照强度为:40000LUX,温度:25度.我们做过测试一般 白炽灯100W, 距离0.5-1CM,这样测试和标准测试相差不大. 问:太阳能电池板寿命是多长时间? 答:一般封装方式不同使用寿命会不同,一般钢化玻璃/铝合金外框封装寿命20年以上.环氧树脂封装15年以上. 问:为什么太阳能电池在太阳底下和出厂测试参数不同? 答: 99%工厂用流明计测出的是光通量的数值.但是实际上太阳能电池板是根据照度来转换电能的，照度越强功率值越大 太阳能电池和电池板测试解决方案 已有 158 次阅读2011-6-25 11:51|个人分类:光伏文档|关键词:解决方案太阳能电池电池板 迅速增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试有极为紧迫的需要。如今的解决方案大体又有两种： 一是全套专用的系统， 二是利用现有标准化仪器及软件进行系统集成。集成的方案能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试要求更高精度或更宽电流范围，需要更换的就只是测试系统中的个别仪器，而不是整个系统。此外，标准化的硬件和软件也可用于其它的测试系统。太阳能电池在研发、质量保证和生产中都需要测试。虽然对于不同的行业和应用，如用于太空或在地面上，测量精度、速度和参数的重要性会有不同，但有一些在任何测试环境都必
太阳能电池板的生产工艺流程 太阳能电池板的生产工艺流程 封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的太阳能电池板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得客户满意的关键，所以太阳能电池板的封装质量非常重要。 (1)流程 电池检测——正面焊接——检验——背面串接——检验——敷设(玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设)——层压——去毛边(去边、清洗)——装边框(涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶)——焊接接线盒——高压测试——组件测试——外观检验——包装入库。 (2)组件高效和高寿命的保证措施 高转换效率、高质量的电池片；高质量的原材料，例如，高的交联度的EVA、高黏结强度的封装剂(中性硅酮树脂胶)、高透光率高强度的钢化玻璃等； 合理的封装工艺，严谨的工作作风， 由于太阳电池属于高科技产品，生产过程中一些细节问题，如应该戴手套而不戴、应该均匀地涂刷试剂却潦草完事等都会严重地影响产品质量，所以除了制定合理的工艺外，员工的认真和严谨是非常重要的。 (3)太阳能电池组装工艺简介 ①电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效地将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数(电流和电压)的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的太阳能电池组件。如果把一片或者几片低功率的电池片装在太阳电池单体中，将会使整个组件的输出功率降低。因此，为了最大限度地降低电池串并联的损失，必须将性能相近的单体电池组合成组件。 ②焊接：一般将6～12个太阳能电池串联起来形成太阳能电池串。传统上，一般采用银扁线构成电池的接头，然后利用点焊或焊接(用红外灯，利用红外线的热效应)等方法连接起来。现在一般使用60％的Sn、38％的Pb、2％的Ag 电镀后的铜扁丝(厚度约为100～200μm)。接头需要经过火烧、红外、热风、激
太阳能光伏发电系统验收考核办法 第一章总则 为确保太阳能光伏发电系统在现场安装调试完成后，综合检验太阳能光伏发电系统的安全性、功率特性、电能质量、可利用率和噪声水平，并形成稳定生产能力，制定本验收标准。 第二章验收标准 第一条编制依据 （一）太阳能光伏发电系统验收规范CGC/GF003.1-2009 （二）建筑工程施工质量验收统一标准GB50300 （三）建筑结果荷载规范GB50009-2001 （四）电气设备交接试验标准GB50150 （五）电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169 （六）电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB50171 （七）电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB50254 （八）电器安装工程高压电器施工及验收规范GBJ147 （九）建筑电气工程施工质量验收规范GB50303 （十）光伏组件（PV）安全鉴定第一部分：结构要求GB/T20047.1-2006
（十一）光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则GB/T20513-2006 （十二）（所有部分）交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全-防护措施的试验测量或监控设备GB/T18216 （十三）光伏系统并网技术要求GB/T19939 （十四）光伏（PV）系统电网接口特性GB/20046 （十五）地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型IEC:61215 2005 （十六）并网光伏发电系统文件、试运行测试和检查的基本要求ICE:62446:2009 （十七）保护装置剩余电流动作的一般要求ICE/TR60755:2008 （十八）400V以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法CNCA/CTS0004-2009 （十九）太阳能光伏发电运行规程 （二十）电力建设施工及验收技术规程DL/T5007 （二十一）太阳能光伏发电系统技术说明书、使用手册和安装手册 （二十二）太阳能光伏发电系统订货合同中的有关技术性能指标要求 （二十三）太阳能光伏发电系统基础设计图纸与有关标准 第二条验收组织机构 太阳能光伏发电工程调试完成后，建设单位组建验收领导小
太阳能电池板标准测试方法（模拟太阳能光） 一、开路电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为开路电压； 二、短路电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为短路电流； 三、工作电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，正负极并联一个相对应的电阻，（电阻 值的计算：R=U/I），测试值为工作电压； 四、工作电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，串联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电流。 问:太阳能电池板在阴天或日光灯下能产生电吗? 答:准确的说法是产生很小的电流.基本上可以说是忽略不计. 问:在白炽灯下或阳光下能产生多大电流? 答:在白炽灯下距离远近都是有差别的.同样阳光下上午,中午,下午,产生的电流也是不同的. 问:太阳能测试标准是什么?在白炽灯下多大灯泡多远距离测试算标准呢? 答:太阳能测试标准光照强度为:40000LUX,温度:25度.我们做过测试一般白炽灯100W, 距离0.5-1CM,这样测试和标准测试相差不大. 问:太阳能电池板寿命是多长时间? 答:一般封装方式不同使用寿命会不同,一般钢化玻璃/铝合金外框封装寿命20年以上. 环氧树脂封装15年以上. 问:为什么太阳能电池在太阳底下和出厂测试参数不同? 答: 99%工厂用流明计测出的是光通量的数值.但是实际上太阳能电池板是根据照度来 转换电能的，照度越强功率值越大 迅速增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试有极为紧迫的需要。如今的解决方 案大体又有两种：一是全套专用的系统，二是利用现有标准化仪器及软件进行系统 集成。集成的方案能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试要求更高精度或更宽电流范围，需要更换的就只是测试系统 中的个别仪器，而不是整个系统。此外，标准化的硬件和软件也可用于其它的测试系统。太阳能电池在研发、质量保证和生产中都需要测试。虽然对于不同的行业和应用，
太阳能电池IV特性测试仪 技术规范书 1 太阳能电池IV特性测试仪总则 1.1本规范书适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型式试验、风力 发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 1.2要求该检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低电压穿越能力检测，满 足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。 1.3本规范书所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也未充分引述有 关标准和规范的条文。供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。 2 太阳能电池IV特性测试仪使用条件 2.1环境条件 a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃； b) 户外环境湿度要求：0~90% ； c) 海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。 2.2安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。 2.3储存条件 a）环境温度－50℃～50℃； b）相对湿度0～95% 。 2.4工作条件 a) 环境温度－40 oC～40oC； b) 相对湿度10%～90%，无凝露。 2.5电力系统条件 a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足
10kV\20kV电网电压的试验检测。 b) 电网频率允许范围：48~52Hz； c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%； d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。 2.6负载条件 负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。 本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。 2.7接地电阻：<=5Ω。 3 太阳能电池IV特性测试仪的技术要求 3.1 结构及原理要求 根据模拟实际电网短路故障的要求，测试系统须采用阻抗分压方式，原理如下图1所示(以实际为准)。测试系统串联接入风电机组出口变压器高压侧(35kV、20 kV、10 kV侧)。 图1 测试系统原理图 3.2 测试系统功能要求 （1）整体要求
如何在迅速变化的测试环境中降低测试成本和提高测试灵活性 目录 引言/1 太阳能电池及电池板的电测试/2用两象限电源测试太阳能电池/3 用电子负载测试太阳能电池及 电池板/5 Agilent的太阳能电池和电池板开关和测量解决方案/7 用高速多路输出电源系统进行 暗I-V特性测试/9 结论/11引言 爆炸性增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试和测量解决方案有极为紧迫的需要。今天的太阳能电池及电池板测试和测量解决方案有两种主要形式: 全套承包解决方案，以及利用现有的测试设备、通过系统集成和软件开发构建的自动测试系统。如果您选择全套承包解决方案，就可快速启用和运行测试系统。伴随这一好处的代价是不菲的成本，并会面临因技术迅速发展带来产品很快过时的现实风险。 通过系统集成能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试需要更高的精度或更宽的电流范围，需要更换的就只是系统中的模块，而不是整个系统。此外，如果您已很好处理了标准化和重复利用，就能跨各种测试系统平台重复使用各种测试系统的仪器和模块。 Agilent有众多的电源、测量和开关产品，您可将它们作为功能模块，用以表征太阳能电池和电池板的电气特性。这篇应用指南着重评述能适应迅速变化的测试环境，降低成本，不牺牲性能，并提高测试灵活性的测量仪器。本文将帮助您选择应对太阳能电池和电池板测试挑战的最佳解决方案。
太阳能电池阵列测试一览 表1: 太阳能电池和电池板测试解决方案太阳能电池和电池板 电气测试基础 太阳能电池 级的测试为研究、质量保证和生产所需。对于不同的行业，如用于太空或者在地面，测量精度、速度和参数的重要性会有不同，但有一些在任何测试环境都必须测量的重要参数:●开路电压 (V oc )没有电流时的电池电压●短路电流 (I sc )负载电阻为零时从电池流出的电流●电池最大功率输出 (P max )电池产生最大功率时的电压和电流点通常把I-V 曲线上的Pmax 点作为最大功率点 (MPP)●Pmax 的电压 (Vmax)电池在Pmax 的电压电平●Pmax 的电流 (Imax)电池在Pmax 的电流电平●器件的转换效率 (η)太阳能电池接到电路时转换 (从吸收光的电能) 和收集功率的百分比。计算方法是用标准条件 (STC) 和太阳能电池表面积 (A c ，单位是m 2) 下的最大功率点Pmax 除以输入光辐照度 (E ，单位是W/m 2)●填充因子 (FF)最大功率点Pmax 与开路电压 (V oc ) 及短路电流 (I sc ) 之比●电池的二极管特性●电池的串联电阻●电池的旁路电阻太阳能电池开路电压 (V oc ) 一般在3 V 至0.6 V 范围，短路电流 (I sc ) 通常低于8A 。太阳能电池板通常定义为封装和连接在一起的一个以上电池。太阳能电池板有不同的电压和电流范围，但功率产生能力一般为50 W 至300 W 。太阳能电池和电池板有许多相同的需要测试参数，如V oc , I sc , P max 和I-V 曲线。 图1: 太阳能电池I-V 曲线
实验62 太阳能电池特性研究 根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池，化合物太阳能电池，聚合物太阳能电池，有机太阳能电池等。其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。本实验研究单晶硅，多晶硅，非晶硅3种太阳能电池的特性。 【实验目的】 1． 太阳能电池的暗伏安特性测量 2． 测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系 3． 测量太阳能电池的短路电流和光强之间的关系 4． 太阳能电池的输出特性测量 【实验原理】 太阳能电池利用半导体P-N 结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N 结，图1为P-N 结示意图。 P 型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由 电子。N 型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。当两种半导体结合在一起形成P-N 结时，N 区的电子（带负电）向P 区扩散， P 区的空穴（带正 电）向N 区扩散，在P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P-N 结的净电流为零。在空间电荷区内，P 区的空穴被来自N 区的电子复合，N 区的电子被来自P 区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，又称为结区或耗尽区。 当光电池受光照射时，部分电子被激发而产生电子－空穴对，在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N 区和P 区，使N 区有过量的电子而带负电，P 区有过量的空穴而带正电，P-N 结两端形成电压，这就是光伏效应，若将P-N 结两端接入外电路，就可向负载输出电能。 在一定的光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测量其输出电压与输出电流，得到输出伏安特性，如图2实线所示。 负载电阻为零时测得的最大电流I SC 称为短路电流。 负载断开时测得的最大电压V OC 称为开路电压。 太阳能电池的输出功率为输出电压与输 出电流的乘积。同样的电池及光照条件，负载电 阻大小不一样时，输出的功率是不一样的。若以 输出电压为横坐标，输出功率为纵坐标，绘出的 P-V 曲线如图2点划线所示。 输出电压与输出电流的最大乘积值称为最大 输出功率P max 。 填充因子F.F 定义为： sc oc I V P F F ?=?max （1） 空间电荷区 图1 半导体P-N 结示意图 I V
光伏发电工程验收规范（GB/T 50796-2012） 1总则 1.0.1为确保光伏发电工程质量，指导和规范光伏发电工程的验收，制定本规范。 1.0.2本规范适用于通过380V及以上电压等级接人电网的地面和屋顶光伏发电新建、改建和扩建工程的验收，不适用于建筑与光伏一体化和户用光伏发电工程。 1.0.3光伏发电工程应通过单位工程、工程启动、工程试运和移交生产、工程竣工四个阶段的全面检查验收。 1.0.4各阶段验收应按要求组建相应的验收组织，并确定验收主持单位。 1.0.5光伏发电工程的验收，除按本规范执行外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语 2.0.1光伏发电工程photovoltaic power project 指利用光伏组件将太阳能转换为电能、并与公共电网有电气连接的工程实体，由光伏组件、逆变器、线路等电气设备、监控系统和建（构）筑物组成。 2.0.2光伏电站photovoltaic power station 指利用光伏组件将太阳能转换为电能、并按电网调度部门指令向公共电网送电的电站，由光伏组件、逆变器、线路、开关、变压器、无功补偿设备等一次设备和继电保护、站内监控、调度自动化、通信等二次设备组成。 2.0.3光伏发电单元photovoltaic power unit 光伏电站中，以一定数量的光伏组件串，通过直流汇流箱多串汇集，经逆变器逆变与隔离升压变压器升压成符合电网频率和电压要求的电源。这种一定数量光伏组件串的集合称为光伏发电单元。 2.0.4观感质量quality of appearance 通过观察和必要的量测所反映的工程外在质量。 2.0.5绿化工程plant engineering 由树木、花卉、草坪、地被植物等构成的植物种植工程。 2.0.6安全防范工程security and protection engineering 以保证光伏电站安全和防范重大事故为目的，综合运用安全防范技术和其他科学技术，为建立具有防入侵、防盗窃、防抢劫、防破坏、防爆安全检查等功能（或其组合）的系统而实施的工程。
Chemical treatment of crystalline silicon solar cells as a method of recovering pure silicon from photovoltaic modules Renewable Energy Photovoltaic technology is used worldwide to provide reliable and cost-effective electricity for industrial, commercial, residential and community applications. The average lifetime of PV modules can be expected to be more than 25 years. The disposal of PV systems will become a problem in view of the continually increasing production of PV modules. These can be recycled for about the same cost as their disposal. Photovoltaic modules in crystalline silicon solar cells are made from the following elements, in order of mass: glass, aluminium frame, EVA copolymer transparent hermetising layer, photovoltaic cells, installation box, Tedlar? protective foil and assembly bolts. From an economic point of view, taking into account the price and supply level, pure silicon, which can be recycled from PV cells, is the most valuable construction material used. Recovering pure silicon from damaged or end-of-life PV modules can lead to economic and environmental benefits. Because of the high quality requirement for the recovered silicon, chemical processing is the most important stage of the recycling process. The chemical treatment conditions need to be precisely adjusted in order to achieve the required purity level of the recovered silicon. For PV systems based on crystalline silicon, a series of etching processes was carried out as follows: etching of electric connectors, anti-reflective coating and n-p junction. The chemistry of etching solutions was individually adjusted for the different silicon cell types. Efforts were made to formulate a universal composition for the etching solution. The principal task at this point was to optimise the etching temperature, time and alkali concentration in such a way that only as much silicon was removed as necessary. Engineering, institutions, and the public interest: Evaluating product quality in the
太阳能电池板及其工作原理
太阳能电池板及其工作原理 性能及特点： 太阳能电池分为单晶硅太阳电池（坚固耐用，使用寿命一般可达20年。光电转换效率为15％。）多晶硅太阳电池（其光电转换效率约14.5％，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低非晶硅太阳电池。）非晶硅太阳能电池（其光电转换率为10%，成本低，重量轻，应用方便。） 太阳能发电原理： 太阳能不象煤和石油一样用交通工具进行运输，而是应用光学原理，通过光的反射和折射进行直接传输，或者将太阳能转换成其它形式的能量进行间接传输。直接传输适用于较短距离。基本上有三种方法：基本上有三种方法：通过反射镜及其它光学元件组合，改变阳光的传播方向，达到用能地点；通过光导纤维，可以将入射在其一端的阳光传输到另一端，传输时光导纤维可任意弯曲；采用表面镀有高反
射涂层的光导管，通过反射可以将阳光导入室内。间接传输适用于各种不同距离。将太阳能转换为热能，通过热管可将太阳能传输到室内；将太阳能转换为氢能或其它载能化学材料，通过车辆或管道等可输送到用能地点；空间电站将太阳能转换为电能，通过微波或激光将电能传输到地面。 太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做"光生伏打效应”,太阳电池就是利用这种效应制成的。 当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子-空穴对。这样，光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能、如果半导体内存在P-n结，则在P型和n型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向n 区，空穴驱向P区，从而使得n区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在P-n结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。光生电场的一部分除抵销势垒电场外，还使P型层带正电，n型层带负电，在n区与p区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。若分别在P型层和n型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 太阳能发电原理图如下：
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 近代光学创新实验 实验名称：太阳能光伏电池测试与分析院系： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 实验时间： 哈尔滨工业大学
一、实验目的 1、了解pn结基本结构和工作原理； 2、了解太阳能电池的基本结构，理解工作原理； 3、掌握pn结的IV特性及IV特性对温度的依赖关系； 4、掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法，理解光源强度、波长、环境温度等因素对太阳能 电池特性的影响； 5、通过分析PN结、太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法，分 析实验数据与理论结果间存在差异的原因。 二、实验原理 1、光生伏特效应 半导体材料是一类特殊的材料，从宏观电学性质上说它们导电能力在导体和绝缘体之间，导电能力随外界环境（如温度、光照等）发生剧烈的变化。半导体材料具有负的带电阻温度系数。从材料结构特点说，这类材料具有半满导带、价带和半满带隙，温度、光照等因素可以使价带电子跃迁到导带，改变材料的电学性质。通常情况下，都需要对半导体材料进行必要的掺杂处理，调整它们的电学特性，以便制作出性能更稳定、灵敏度更高、功耗更低的电子器件。基于半导体材料电子器件的核心结构通常是pn结，pn结简单说就是p型半导体和n型半导体的基础区域，太阳能电池本质上就是pn结。 常见的太阳能电池从结构上说是一种浅结深、大面积的pn结，如图1所示，它的工作原理的核心是光生伏特效应。光生伏特效应是半导体材料的一种通性。当光照射到一块非均匀半导体上时，由于内建电场的作用，在半导体材料内部会产生电动势。如果构成适当的回路就会产生电流。这种电流叫做光生电流，这种内建电场引起的光电效应就是光生伏特效应。 非均匀半导体就是指材料内部杂质分布不均匀的半导体。pn结是典型的一个例子。N型半导体材料和p型半导体材料接触形成pn结。pn结根据制备方法、杂质在体内分布特征等有不同的分类。制备方法有合金法、扩散法、生长法、离子注入法等等。杂质分布可能是线性分布的，也可能是存在突变的，pn结的杂质分布特征通常是与制备方法相联系的。不同的制备方法导致不同的杂质分布特征。
文件制修/ 订记录表
1 目的 明确玻璃检验标准. 2 范围 本规范适用于各种规格型号太阳能组件专用玻璃的进厂质量检验。 3 定义 无 4 相关文件 《太阳能电池组件玻璃检验作业检验指导书》 GB/T9963-1998钢化玻璃国家检验标准 5 职责 5.1 质量部：依照标准制定相应检验指导书。 5.2 采购部：将标准传递至供应商，并与供应商签订技术协议。 6 管理内容 6.1 外观检验
6.2 几何尺寸检验 6.2.1 长度，宽度符合订货协议要求，允许偏差为±1.0mm。 6.2.2 厚度尺寸公差为±0.2mm。 6.2.3 对角线L﹤1000mm,偏差为≤1.5mm;1000mm≤L≤2000mm,偏差为≤3mm 3.2.4 倒角 2.0mm~5.0mm 6.3 性能检验 6.3 性能检验 6.4 检测仪器，仪表及工卡量具 钢板尺或钢卷尺、游标卡尺或千分尺、钢球。 6.5 检验方法 6.5.1 外观检验 在较好的自然光或自然散射光下，距玻璃表面600mm用肉眼进行观察，必要时使用 放大镜进行检查。 6.5.2 尺寸检验 依据订货协议技术要求用钢板尺或钢卷尺进行多点长宽尺寸测量，取其平均值；用 精度为0.01mm的千分尺测量玻璃各边中心的厚度，取其平均值。 6.5.3 弯曲度检验 以平面钢化玻璃制品为试样。试样垂直立放，水平放置直尺贴紧试样表面进行测量。 弓形时以弧的高度与弦的长度之比的百分率表示。波形时，用波谷到波峰的高与波
峰到波峰或波谷到波谷的距离之比的百分率表示。 6.5.4 机械强度检验 6.5.4.1 将试样放置在高50mm宽15mm与试样外形尺寸大小一致的木框上。 6.5.4.2 将重1040g的钢球自1.0m高度自由落下，冲击点应距试样中心25mm范围 内。每块试样中心只限一次。（备注：试样玻璃单独放置，不可流入生产线使用） 6.5.4.3 试样完好无损。 6.5.5 其它各项性能检验以采购部从厂家索取的性能检验报告为准，性能检验报告完全符 合3.3标准条款时方可认为性能合格，否则认为性能指标不合格。（针对不同厂家、 不同项目定期进行委托检验）. 7 安全 无 8 职工健康 无 9 记录 无 10 附件 无
太阳能电池板日发电量简易计算方法 太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素： Q1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ Q2、系统的负载功率多大？ Q3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？ Q4、系统每天需要工作多少小时？ Q5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？ 下面以(负载)100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法： 1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)： 若逆变器的转换效率为90％，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90％=111W；若按每天使用6小时，则耗电量为111W*6小时=666Wh，即0.666度电。 2.计算太阳能电池板： 按每日有效日照时间为5小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为666Wh÷5h÷70%=190W其中70％是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。 3.180瓦组件日发电量180×0.7×5=567WH 即0.63度 1MW日发电量=1000000×0.7×5=3500,000=3500度 例2：安10w灯，每天照明6小时，3个连雨天，如何计算太阳能电池板wp?以及12V蓄电池ah? 每天的用电量:10WX6H=60WH,计算太阳能电池板: 假设你安装点的平均峰值日照时数为4小时.则:60WH/4小时=15WP太阳能电池板. 再计算充放电损耗,以及每天需要给太阳能电池板的补充:15WP/0.6=25WP, 也就是一块25W的太阳能电池板就够了. 再计算蓄电池.60WH/12V=5AH. 每天要用12V5AH的电量.三天则为12V15AH. 蓄电池配置需要设计成每天的用电量不超过20%,或连续阴雨天内用电量不超过50%.以达到蓄电池最长寿命要求这样我们得出此系统的蓄电池为26AH－30AH足够． 例3：用6小时要充满12V45安的蓄电池要多少瓦的太阳能电池板？ 12V45安的蓄电池为648瓦时(？)6小时要充满的话太阳能电池板理论上只要108瓦但实际因为日照强度温度光伏控制器效率整体效率等因素影响108瓦的电池板6小时是冲不满12V45安蓄电池的将整体效率按0.8计算你需要选择135瓦的太阳能电池组件，顺便说一句铅酸蓄电池的最佳充电电流是1/10电池容量电流也就是4.5A过大的充电电流将加快电池极板硫化影响电池寿命。最简单计算方法：电池：12V×45A=540WH 太阳能板功率=540/6/0.8(损耗)=112.5W 例4：请问2块20瓦(36片)太阳能电池板给12伏17安蓄电池充电需几个小时？一块普通的12v4AH的蓄电池，那用那两块太阳能电池板给它充电需要几小时呀？ 1.20W的太阳能板工作电压一般是17.2V,电流是1.15A。如果板子质量不错，实测电流一般在1.1A（本人测试过）。 2.假设你说的6小时光照是中午到下午这段时间，那么可以算4小时全功率发电，也就是说2块20W的板子每天可以发电2*1.1*4=8.8A 3.这样17AH的电瓶，2天可以充满；4AH的只要2小时就差不多了或者太阳能电池板总w数为20+5=25W蓄电池总w数为12v*17A=204w充满时长为204/25=8小时，4A的电池:4A*12=48w 48w/25w=1.92小时或者因为日照强度和电池容量不准的关系，精算是没必要的繁琐，估算吧，太阳能电池电流：20/12=1.7A 充电时间1：17/1.7*1.5充电常数=15小时，充电时间2：4/1.7*1.5充电常数=3.5小时， 其实你可以把两块电池和两块太阳能电池板并起来充也是一样的，充电时间3：（17AH+4AH）/（1.7*2块）*1.5充电常数=9小时，你那地方日光好的话差不多充两天。 充电没什么注意的，如果你有万用表的话，充电时常测测蓄电池两端电压，不超过14V就行放电时记得也
晶体硅太阳电池组件质量检验标准 （修订稿） 二零一三年九月十六日
《晶体硅太阳电池组件质量检验标准》 编写委员会 主任：张晓鲁 副主任：胡建东吴金华杨存龙 委员：李启钊王怀志孙玉军庞秀兰桑振海李贵信主编：吴金华杨存龙 副主编：李启钊庞秀兰 编写人员：张治卢刚崇锋王雪松董鹏 评审人员：李建勋汪毅徐永邦唐超莫玄超 桑振海付励张雄刘蕾 韩晓冉曹继福严海燕张效乾刘立峰 陈文凯雷力靳旭东徐振兴
前言 为加强中国电力投资集团公司光伏发电站晶体硅太阳电池组件质量检验管理工作，规范光伏发电站晶体硅太阳电池组件质量监造、验收程序，确保光伏发电站建设与生产运营质量，特制订本标准。 本标准编制的主要依据是：现行国家有关工程质量的法律、法规、管理标准、技术标准、GB/T 1.1-2009 标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写等有关标准和相关行业标准。 本标准由中国电力投资集团水电与新能源部提出、归口管理并负责解释。
晶体硅太阳电池组件质量检验标准（修订稿） 目录 1总则 (1) 2规范性引用文件 (1) 3工厂检验 (2) 4出厂检验 (12) 5电站现场检验 (13) 6组件送实验室质量检验 (15) 附录 GB/T 2828.1-2003 抽样方法 (16)
1总则 1.1本标准适用于中国电力投资集团公司（以下简称集团公司）及其全资、控股 公司所属或管理的新建和改扩建的光伏发电站工程用晶体硅太阳电池组件质量监造、检验、验收。 1.2本标准适用于中国国内的各地区光伏发电站用晶体硅太阳电池组件（以下简 称组件）的质量检验验收。本标准中的晶体硅太阳电池组件包括单晶硅太阳电池组件、多晶硅太阳电池组件和准单晶太阳电池组件。 1.3本标准所列的检验内容主要包括三种检验，即工厂检验、产品出厂检验和电 站现场检验。 1.4本标准依据国家、行业现行有关工程质量的法律、法规、技术标准编制。1.5本标准未涉及的范围，执行国家现行标准的相关规定。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明年代的引用文件，仅注明年代的版本适用于本文件。凡是不注明年代的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 IEC 61730.1-2004 光伏组件安全认证第1部分：光伏组件的安全性构造要求 IEC 61730.2-2004 光伏组件安全认证第2部分：实验要求 IEC 61215 2005-4 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 UL1703-2004 平板光伏组件 GB/T 2828.1-2003 计数抽样检验程序第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验 抽样计划 GB/T 1.1-2009 标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写 GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 GB/T 18912-2002 光伏组件盐雾腐蚀试验 GB/T 19394-2003 光伏（PV）组件紫外试验 GB/T 20047.1-2006 光伏（PV）组件安全鉴定第1部分：结构要求 GB/T 6495.1-1996 光伏器件第1部分：光伏电流-电压特性的测量 GB/T 6495.2-1996 光伏器件第2部分: 标准太阳电池的要求 GB/T 6495.3-1996 光伏器件第3部分：地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照 度数据
太阳能电池板标准测试方法（模拟太阳光） 一、开路电压：用500W的卤钨灯(或日光灯），0～250V的交流变压器，光强设定为：3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为开路电压； 二、短路电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3. 8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为短路电流； 三、工作电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3. 8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，正负极并联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电压； 四、工作电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3. 8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，串联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电流。 太阳能电池板测试常见问题 问:太阳能电池板在阴天或日光灯下能产生电吗? 答:准确的说法是产生很小的电流.基本上可以说是忽略不计. 问:在白炽灯下或阳光下能产生多大电流? 答:在白炽灯下距离远近都是有差别的.同样阳光下上午,中午,下午,产生的电流也是不同的. 问:太阳能测试标准是什么?在白炽灯下多大灯泡多远距离测试算标准呢? 答:太阳能测试标准光照强度为:40000LUX,温度:25度.我们做过测试一般白炽灯100W, 距离0.5-1CM,这样测试和标准测试相差不大. 问:太阳能电池板寿命是多长时间? 答:一般封装方式不同使用寿命会不同,一般钢化玻璃/铝合金外框封装寿命20年以上.环氧树脂封装15年以上. 问:为什么太阳能电池在太阳底下和出厂测试参数不同? 答: 99%工厂用流明计测出的是光通量的数值.但是实际上太阳能电池板是根据照度来转换电能的，照度越强功率值越大。
光伏发电工程验收规范 G B T 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
光伏发电工程验收规范（GB/T 50796-2012） 1总则 为确保光伏发电工程质量，指导和规范光伏发电工程的验收，制定本规范。 本规范适用于通过380V及以上电压等级接人电网的地面和屋顶光伏发电新建、改建和扩建工程的验收，不适用于建筑与光伏一体化和户用光伏发电工程。 光伏发电工程应通过单位工程、工程启动、工程试运和移交生产、工程竣工四个阶段的全面检查验收。 各阶段验收应按要求组建相应的验收组织，并确定验收主持单位。 光伏发电工程的验收，除按本规范执行外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语 光伏发电工程photovoltaic power project 指利用光伏组件将太阳能转换为电能、并与公共电网有电气连接的工程实体，由光伏组件、逆变器、线路等电气设备、监控系统和建（构）筑物组成。 光伏电站photovoltaic power station 指利用光伏组件将太阳能转换为电能、并按电网调度部门指令向公共电网送电的电站，由光伏组件、逆变器、线路、开关、变压器、无功补偿设备等一次设备和继电保护、站内监控、调度自动化、通信等二次设备组成。 光伏发电单元photovoltaic power unit 光伏电站中，以一定数量的光伏组件串，通过直流汇流箱多串汇集，经逆变器逆变与隔离升压变压器升压成符合电网频率和电压要求的电源。这种一定数量光伏组件串的集合称为光伏发电单元。 观感质量quality of appearance 通过观察和必要的量测所反映的工程外在质量。 绿化工程plant engineering 由树木、花卉、草坪、地被植物等构成的植物种植工程。 安全防范工程security and protection engineering 以保证光伏电站安全和防范重大事故为目的，综合运用安全防范技术和其他科学技术，为建立具有防入侵、防盗窃、防抢劫、防破坏、防
IVT SOLAR 为太阳能及光伏行业提供完整的测试方案 https://www.doczj.com/doc/6c11995738.html,
本次讲座希望和大家分享：1. Procedure to measure cell Efficiency, ? 测量电池片转换效率的流程 为什么要做光谱失配因子的修正？ 如何做修正？ 在什么条件下可以不要做？ 2. Facts affect cell’s efficiency measurement 影响测量精度的因素 设备与设备之间；生产厂和模组厂（客户）之间； 不同工艺的标准电池片和电池片之间； 温度对测量精度的影响； 探针的排列对测量精度的影响； 3. 能否自己制作二级参考电池片 从德国标准电池片复制内部使用电池片 4. Standard Test Condition / 标准测试条件 5. Class AAA Solar simulator/ 3A 级太阳能模拟器
Standard Test Condition (STC) / 标准测试条件 标准测试条件由以下三个条件组成标准测试条件由以下三个条件组成：：?Solar spectral irradiance distribution: 太阳光谱分布：AM1.5G （Air Mass 1.5 Global ）?Irradiance level / 光强 1,000 W/m2 ?Cell Temperature: / 电池片P-N 结的温度：25°C.
Direct+circumsolar W*m-2*nm-1 150017502000225025002750 Wavelength nm ；所以在考虑光谱匹配时，只需要考虑