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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于虛擬儀器的太陽能電池性能測(cè)試與分析
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 基于虛擬儀器的太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)根據(jù)模擬電路、數(shù)字電路和傳感器知識(shí)搭建，利用多功能數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和分析處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)太陽能電池的暗特性、有源伏安特性、伏安特性、負(fù)載特性、光照特性、頻閃特性等六個(gè)直接測(cè)量特性和太陽能電池的最大功率、填充因子、內(nèi)阻、轉(zhuǎn)換效率等四個(gè)間接測(cè)量量的測(cè)試和分析，并可根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告。
- 詳細(xì)介紹：
- 當(dāng)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(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國(guó)家開始實(shí)行“陽光計(jì)劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，太陽能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地，這也造成了太陽能電池質(zhì)量的參差不齊。所以太陽能電池的性能測(cè)試對(duì)于太陽能電池板的組裝工藝及其應(yīng)用有著很重要的意義。 由于電池片制作條件的隨機(jī)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(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類。電池測(cè)試即通過測(cè)試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對(duì)其進(jìn)行分類，以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件，為它的應(yīng)用打下基礎(chǔ)?；谝陨峡紤]，我們運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了這一套基于虛擬儀器的太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)，在約束體積的前提下實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽能電池六個(gè)基本直接測(cè)量物理量和四個(gè)間接測(cè)量物理量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，綜合性強(qiáng)，集成度高，簡(jiǎn)單易操作，實(shí)用性很強(qiáng)。 基于虛擬儀器的太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)根據(jù)模擬電路、數(shù)字電路、傳感器知識(shí)搭建，利用PCI-6221多功能數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和分析處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)太陽能電池的暗特性、有源伏安特性、伏安特性、負(fù)載特性、光照特性、頻閃特性等六個(gè)直接測(cè)量特性和太陽能電池的最大功率、填充因子、內(nèi)阻、轉(zhuǎn)換效率等四個(gè)間接測(cè)量量的測(cè)試和分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后還可根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告，可適用于不同用戶的不同測(cè)試需求。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理清晰，測(cè)量方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，綜合性強(qiáng)，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(cè)量方式更方便、快捷、準(zhǔn)確、易操作。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括： 1、利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)太陽能電池測(cè)試的自動(dòng)化，較常規(guī)的手動(dòng)測(cè)量方法更方便、快捷、準(zhǔn)確、易操作，并可實(shí)現(xiàn)交互式的測(cè)試測(cè)量。 2、集成度高，布局緊湊，體積小巧，攜帶方便。測(cè)試內(nèi)容多樣，適用范圍廣泛，可以適用于任何型號(hào)的太陽能電池的測(cè)試工作。 3、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和報(bào)表生成功能，在完成測(cè)試功能后，系統(tǒng)可以自動(dòng)存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)，并根據(jù)模板生成樣品檢測(cè)報(bào)告。 4、創(chuàng)新性的使用數(shù)字電位器芯片取代滑動(dòng)變阻器和電位器，并通過合理的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)符合實(shí)驗(yàn)精度要求的電阻步長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了電阻阻值的程序自動(dòng)控制。 5、該系統(tǒng)配合相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法介紹，還可作為普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)教具使用，應(yīng)用于數(shù)字電路、模擬電路、傳感器等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 本太陽能電池性能測(cè)試系統(tǒng)可以得到太陽能電池的10個(gè)相關(guān)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(fù)載特性、頻率特性；可根據(jù)測(cè)試情況生成檢測(cè)報(bào)告。系統(tǒng)測(cè)量精度高，測(cè)量范圍大，誤差小，能夠得到完整的測(cè)試圖像，同時(shí)可以給出所測(cè)太陽能的電池的性能的相關(guān)參數(shù)與評(píng)價(jià)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(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 太陽能電池的性能測(cè)試對(duì)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(jī)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(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類；電池測(cè)試即通過測(cè)試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對(duì)其進(jìn)行分類，以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。 本作品基于以上考慮，運(yùn)用虛擬儀器以及相關(guān)硬件支持對(duì)太陽能電池的性能進(jìn)行測(cè)試與分析，其設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，綜合性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，輕巧易攜帶，不僅能夠作為普物實(shí)驗(yàn)等教學(xué)教具的一部分使用，還可以作為商業(yè)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)不同型號(hào)的太陽能電池的性能做出分析比較。另外本系統(tǒng)同時(shí)解決了現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)溫度以及光線強(qiáng)弱不均對(duì)測(cè)試所帶來的弊端?，F(xiàn)在我們可以得到直接測(cè)量的參數(shù)有6個(gè)，由此計(jì)算得到的間接測(cè)量的參數(shù)有4個(gè)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，綜合性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，并可實(shí)現(xiàn)交互式的測(cè)試測(cè)量，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有突出的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。 具體而言，本作品利用風(fēng)扇、玻璃隔熱，減少了電機(jī)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(shè)計(jì)增加了一個(gè)透鏡，使光源發(fā)出的發(fā)散光可以透過透鏡轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄庹丈湓谔柲茈姵匕迳?，可有效減小測(cè)試中的誤差，加強(qiáng)系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)的可信度。同時(shí)，本品大大縮小了系統(tǒng)體積，集成度高，布局緊湊，可以對(duì)不同型號(hào)的太陽能電池在任意地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和報(bào)表生成功能，可以自動(dòng)存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)，并根據(jù)模板生成樣品檢測(cè)報(bào)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(dòng)變阻器和電位器，并通過合理的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)符合實(shí)驗(yàn)精度要求的電阻步長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了電阻阻值的程序自動(dòng)控制。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年3月12日在首都師范大學(xué)教務(wù)處舉行的首屆首都師范大學(xué)虛擬儀器設(shè)計(jì)大賽評(píng)審、展示活動(dòng)中獲得三等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片；錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品使用簡(jiǎn)單，依照電腦界面所給提示進(jìn)行操作即可，操作方便、人性化，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制處理，輕巧易攜帶，測(cè)量精度高，范圍大，所測(cè)性能多，能夠得到較為完整的測(cè)試圖像，同時(shí)可以獲得所測(cè)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(shí)驗(yàn)的教學(xué)儀器使用，還可以作為商業(yè)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)不同型號(hào)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(huì)越來越廣泛，對(duì)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(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)外存在的太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)主要用于商用和實(shí)驗(yàn)兩大類，商用類產(chǎn)品測(cè)量精密，但是體積過大，造價(jià)昂貴，多為固定設(shè)備不可輕易移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)類系統(tǒng)存在的種類較多，如曾令馳等的《適合教學(xué)的高性能太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)》、劉銀春等的《太陽電池基本特性測(cè)試儀的原理及其應(yīng)用》以及吳蓉等的《太陽能光伏電池測(cè)試系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)》都對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行過闡述，但是其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，雖然測(cè)量精度較好，但是功能單一，并且不便攜帶。 本太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)雖仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，但是兼?zhèn)淞藴y(cè)量準(zhǔn)確、可操作性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、適用范圍廣泛、集成度高、攜帶方便等特點(diǎn)，并且其測(cè)試內(nèi)容多樣，可對(duì)太陽能電池的不同型號(hào)、不同性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，并可根據(jù)系統(tǒng)測(cè)量情況自動(dòng)存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)，生成樣品檢測(cè)報(bào)告。總體來說，該系統(tǒng)較目前存在的各類太陽能電池測(cè)試系統(tǒng)有著突出的優(yōu)勢(shì)。
