基本信息
- 項目名稱：
- 基于虛擬儀器的太陽能電池性能測試與分析
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 基于虛擬儀器的太陽能電池測試系統(tǒng)根據(jù)模擬電路、數(shù)字電路和傳感器知識搭建，利用多功能數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件進行數(shù)據(jù)的采集和分析處理，可以實現(xiàn)對不同型號太陽能電池的暗特性、有源伏安特性、伏安特性、負載特性、光照特性、頻閃特性等六個直接測量特性和太陽能電池的最大功率、填充因子、內(nèi)阻、轉換效率等四個間接測量量的測試和分析，并可根據(jù)實驗進展情況自動生成檢測報告。
- 詳細介紹：
- 當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，太陽能電池制造業(yè)爭相投入巨資，擴大生產(chǎn)，以爭一席之地，這也造成了太陽能電池質量的參差不齊。所以太陽能電池的性能測試對于太陽能電池板的組裝工藝及其應用有著很重要的意義。 由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，為了有效地將性能一致或相近的電池組合在一起，應根據(jù)其性能參數(shù)進行分類。電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類，以提高電池的利用率，做出質量合格的電池組件，為它的應用打下基礎?；谝陨峡紤]，我們運用虛擬儀器技術設計開發(fā)了這一套基于虛擬儀器的太陽能電池測試系統(tǒng)，在約束體積的前提下實現(xiàn)了對太陽能電池六個基本直接測量物理量和四個間接測量物理量的實驗測試，綜合性強，集成度高，簡單易操作，實用性很強。 基于虛擬儀器的太陽能電池測試系統(tǒng)根據(jù)模擬電路、數(shù)字電路、傳感器知識搭建，利用PCI-6221多功能數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件進行數(shù)據(jù)的采集和分析處理，可以實現(xiàn)對不同型號太陽能電池的暗特性、有源伏安特性、伏安特性、負載特性、光照特性、頻閃特性等六個直接測量特性和太陽能電池的最大功率、填充因子、內(nèi)阻、轉換效率等四個間接測量量的測試和分析，實驗結束后還可根據(jù)實驗進展情況自動生成檢測報告，可適用于不同用戶的不同測試需求。該系統(tǒng)設計原理清晰，測量方法簡單，可操作性強，綜合性強，集成度高，布局緊湊，體積小巧，攜帶方便，適用范圍廣泛，較常規(guī)的測量方式更方便、快捷、準確、易操作。主要創(chuàng)新點包括： 1、利用虛擬儀器技術實現(xiàn)太陽能電池測試的自動化，較常規(guī)的手動測量方法更方便、快捷、準確、易操作，并可實現(xiàn)交互式的測試測量。 2、集成度高，布局緊湊，體積小巧，攜帶方便。測試內(nèi)容多樣，適用范圍廣泛，可以適用于任何型號的太陽能電池的測試工作。 3、具有數(shù)據(jù)存儲和報表生成功能，在完成測試功能后，系統(tǒng)可以自動存儲測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)模板生成樣品檢測報告。 4、創(chuàng)新性的使用數(shù)字電位器芯片取代滑動變阻器和電位器，并通過合理的電路設計實現(xiàn)符合實驗精度要求的電阻步長，實現(xiàn)了電阻阻值的程序自動控制。 5、該系統(tǒng)配合相關實驗原理和實驗方法介紹，還可作為普通物理實驗教學教具使用，應用于數(shù)字電路、模擬電路、傳感器等課程的實驗教學。 本太陽能電池性能測試系統(tǒng)可以得到太陽能電池的10個相關特性和參數(shù)，它們分別是暗特性、有源伏安特性、光照特性、一定光照條件下的伏安特性、最大輸出功率隨光照度的變化情況、太陽能電池不同光照下的內(nèi)阻、填充因子、負載特性、頻率特性；可根據(jù)測試情況生成檢測報告。系統(tǒng)測量精度高，測量范圍大，誤差小，能夠得到完整的測試圖像，同時可以給出所測太陽能的電池的性能的相關參數(shù)與評價信息，方便用戶使用和選擇太陽能電池。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 太陽能電池的性能測試對于太陽能電池板的組裝工藝有著很重要的意義。由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，應根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類，以提高電池的利用率，做出質量合格的電池組件。 本作品基于以上考慮，運用虛擬儀器以及相關硬件支持對太陽能電池的性能進行測試與分析，其設計原理簡單，可操作性強，綜合性較強，實現(xiàn)了自動化，輕巧易攜帶，不僅能夠作為普物實驗等教學教具的一部分使用，還可以作為商業(yè)測試系統(tǒng)，對不同型號的太陽能電池的性能做出分析比較。另外本系統(tǒng)同時解決了現(xiàn)有測試系統(tǒng)溫度以及光線強弱不均對測試所帶來的弊端?，F(xiàn)在我們可以得到直接測量的參數(shù)有6個，由此計算得到的間接測量的參數(shù)有4個。
科學性、先進性
- 本作品設計原理簡單，可操作性強，綜合性較強，實現(xiàn)了自動化，并可實現(xiàn)交互式的測試測量，與現(xiàn)有技術相比具有突出的實質性進展。 具體而言，本作品利用風扇、玻璃隔熱，減少了電機以及電燈所產(chǎn)生的溫度的影響；采用溴鎢燈作為光源，可模擬紫外－可見－近紅外波段光束；本作品在光源前設計增加了一個透鏡，使光源發(fā)出的發(fā)散光可以透過透鏡轉變?yōu)槠叫泄庹丈湓谔柲茈姵匕迳希捎行p小測試中的誤差，加強系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)的可信度。同時，本品大大縮小了系統(tǒng)體積，集成度高，布局緊湊，可以對不同型號的太陽能電池在任意地點進行測試。其數(shù)據(jù)存儲和報表生成功能，可以自動存儲測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)模板生成樣品檢測報告。本系統(tǒng)還創(chuàng)新性的使用數(shù)字電位器芯片取代滑動變阻器和電位器，并通過合理的電路設計實現(xiàn)符合實驗精度要求的電阻步長，實現(xiàn)了電阻阻值的程序自動控制。
獲獎情況及鑒定結果
- 2011年3月12日在首都師范大學教務處舉行的首屆首都師范大學虛擬儀器設計大賽評審、展示活動中獲得三等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；現(xiàn)場演示；圖片；錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品使用簡單，依照電腦界面所給提示進行操作即可，操作方便、人性化，實現(xiàn)了自動化控制處理，輕巧易攜帶，測量精度高，范圍大，所測性能多，能夠得到較為完整的測試圖像，同時可以獲得所測太陽能電池的性能分析比較，方便用戶的使用與選擇。另外，該作品的適用范圍廣泛，不僅能夠作為普物、模電、數(shù)電和傳感器實驗的教學儀器使用，還可以作為商業(yè)測試系統(tǒng)，對不同型號的太陽能電池的性能做出分析比較。在環(huán)境日益惡化，能源日益減少的今天，太陽能的使用會越來越廣泛，對太陽能電池的研究與需求與日俱增，因此本作品具有很好的推廣前景與潛在的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)外存在的太陽能電池測試系統(tǒng)主要用于商用和實驗兩大類，商用類產(chǎn)品測量精密，但是體積過大，造價昂貴，多為固定設備不可輕易移動。實驗類系統(tǒng)存在的種類較多，如曾令馳等的《適合教學的高性能太陽能電池測試系統(tǒng)》、劉銀春等的《太陽電池基本特性測試儀的原理及其應用》以及吳蓉等的《太陽能光伏電池測試系統(tǒng)硬件電路設計》都對此類系統(tǒng)進行過闡述，但是其設計簡單，雖然測量精度較好，但是功能單一，并且不便攜帶。 本太陽能電池測試系統(tǒng)雖仍處于實驗室階段，但是兼?zhèn)淞藴y量準確、可操作性強、綜合性強、適用范圍廣泛、集成度高、攜帶方便等特點，并且其測試內(nèi)容多樣，可對太陽能電池的不同型號、不同性質進行測試，并可根據(jù)系統(tǒng)測量情況自動存儲測試數(shù)據(jù)，生成樣品檢測報告。總體來說，該系統(tǒng)較目前存在的各類太陽能電池測試系統(tǒng)有著突出的優(yōu)勢。
