1、 毕业设计毕业设计 太阳能动力装置的实验研究太阳能动力装置的实验研究 系 别 计算机工程系 专 业 电气自动化技术 班 级 学生姓名 学 号 导师姓名 成 绩 目 录 摘 要 I 一、引 言 1 二、太阳能光电转换 1 （一）光电转换原理 1 1.光伏电池介绍. 1 2.光伏电池工作原理. 2 （二）弱光下低电压的利用 3 三、太阳能储存 4 （一）锂电池 4 （二）过充保护 4 （三）过放保护 5 四、动力装置 6 五、总 结 7 致 谢 8 参考文献. 10 I 摘 要 设计了一个太阳能动力装置模型。它由光电转换、直流升压、电能储存过充 电过放电保护和负载组成。光电转换部分采用了太阳能光伏
2、电池，当太阳光照射 在光伏电池上时，光伏电池中产生了新的空穴和自由电子，把它接到电路中，它 可以提供一定的电流，实现了光电转换。直流升压部分我采用了由非门构成的振 荡电路和电感组成的升压电路。实现了低电压的升高。电能储存部分我采用的是 锂电池储能，因为它不存在镍镉电池的所谓记忆效应，充电前无需先放电。实现 了设计电路中电能储存。 过充、 过放保护电路中我采用的是 358 双运放集成电路， 在它的反相输入端接入一个基准电压， 同相输入由蓄电池电压经分压后所得的电 压（与蓄电池电压成比例） 。运放的同相输入很反相输入进行比较，输出高、低 电平来控制继电器。由继电器来控制是否继续充电或继续给负载供电
3、。负载部分 我采用的是 5V 直流电机，它成功的将电能转换成了机械能。 关键词关键词：太阳能 动力 装置 光伏电池 1 一、引 言 太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的利用有被动式利用（光热转换） 和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。广义上的太 阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。使用太阳电电 池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。使用太阳能热水器，利用 太阳光的热量加热水 ，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电， 利用太阳 能进行海水淡化。 人类对太阳能的利用有着悠久的历史。 我国早在两千多年前的战国时期就知 道利用钢制四面镜聚焦太
4、阳光来点火； 利用太阳能来干燥农副产品。 发展到现代， 太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳 能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方 式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。 二、太阳能光电转换 （一）光电转换原理 1.光伏电池介绍 太阳能光伏电池（简称光伏电池）用于把太阳的光能直接转化为电能。目前 地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池， 可分为单晶硅、 多晶硅、 非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶 硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更便宜。 按照应用需求，
5、太阳能电池经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输 出的电压的一组光伏电池，叫光伏组件。根据光伏电站大小和规模，由光伏组件 可组成各种大小不同的阵列。 光伏电板，采用高效率单晶硅或多晶硅光伏电池、高透光率钢化玻璃、抗腐 蚀铝合多边框等材料，使用先进的真空层压工艺及焊接工艺制造。即使在最严酷 的环境中也能保证长的使用寿命。 2 图 2.1 太阳能背包 组件的安装架设十分方便。组件的北面安装有一个防水接线盒，通过它可以 十分方便地与外电路连接。对每一块太阳电池组件，都保证 20 年以上的使用寿 命。 2.光伏电池工作原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。 以光电
6、效应工作的薄膜式太阳能电池为主流， 而以光化学效应原理工作的太阳能 电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体 p-n 结上，形成新的空穴-电子对。 在 p-n 结电场的作用下，空穴由 n 区流向 p 区，电子由 p 区流向 n 区，接通电路 后就形成电流。 图 2.2 光伏电池充电框图 3 当阳光照射在太阳能光伏电池上时，太阳能光伏电池产生光电效应，给后面 的电路提供了电源电压。由于光伏电池提供的电压随光线的强弱变化而变化，因 此电压不会很稳定。所以，在光伏电池后做一个升压电路，把光伏电池输出的电 压经过升压之后，进行稳压，然后给蓄电池充电。再由蓄电池供给负载。 （二）弱光下低电压的利用 由于太阳辐射强度受天气、地区、气候、季节和昼夜变化等因素影响、时强 时弱、时有时无，所以太阳能光伏电池输出的电量也受到了影响。因此输出的电 压不是一个理想的直流电压。输出电压高于充电电压时，可以通过稳压电路对其 进行稳定；当输出电压低于充电电压时，就无法继续给蓄电池充电，
