太阳能电池板自动跟踪系统

太原理工大学

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目： 太阳能电池板照射角自动跟踪系统设计 毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 要求设计能够自动跟踪太阳以调整太阳能电池板光照摄射角度的系统，以提高太阳能电池的光—电能量转化率。 1、太阳能电池板在0—180℃内自动跟踪太阳，使入射光垂直照射； 2、根据季节变化太阳能电池板可调整维度； 3、该设计的自动跟踪系统使用此太阳能电池板供电力工作； 4、使用该系统后应使用太阳能电池板提高效率≥5% ； 5、此设计系统能够长期室外运行。 第1页

毕业设计（论文）主要内容： 1、调查了解目前太阳能电池板的使用情况、测试垂直照射和不垂直照射的工作效率； 2、查阅资料，掌握MCS—51单片机、控制电机及相关电路的工作原理及应用方法； 3、按本任务书要求完成设计 第2页

毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 1、实习报告。 2、查阅资料记录。 3、毕业设计说明书（包括电路原理图）。 4、设计程序、图纸的电子文档。 第3页

主要参考文献（资料）： 1、《单片机原理》教材 2、《控制电机》教材 3、《传感器原理及检测技术》教材> 4、《模拟电子技术》教材 5、太阳能电池的有关

毕业设计（论文）主要内容： 1、调查了解目前太阳能电池板的使用情况、测试垂直照射和不垂直照射的工作效率； 2、查阅资料，掌握MCS—51单片机、控制电机及相关电路的工作原理及应用方法； 3、按本任务书要求完成设计 第2页

毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 1、实习报告。 2、查阅资料记录。 3、毕业设计说明书（包括电路原理图）。 4、设计程序、图纸的电子文档。 第3页

主要参考文献（资料）： 1、《单片机原理》教材 2、《控制电机》教材 3、《传感器原理及检测技术》教材> 4、《模拟电子技术》教材 5、太阳能电池的有关资料（自己检索） 6、相关的地理、天文资料（自己检索） 专业班级 电气自动化09级211班 学生 陈彪 要求设计(论文)工作起止日期 指导教师签字 2010年12月20日—2012年3月26日 日期 日期 日期 第4页

教研室主任审查签字 系主任批 准签字

目 录

摘要 ...................................................................................................

第2页

第3页

第4页

目 录

摘要 ...........................................................................................................................................................- 1 -

一、概述....................................................................................................................................................- 3 -

（一）能源与环保 ............................................................................................................................- 3 -

1.能源短缺 ..................................................

一、摘要

广泛联系实际及生活中的现象，通过向日葵的向日原理，普通跟踪装置的设定原理，总结出最佳方案及最适结果。 接着建立出太阳高度角、太阳方位角，关于时间的函数，求出数学表达式，绘制出函数图象。建立适当的空间直角坐标系，以太阳高度角、太阳方位角来确定太阳能能电池版面的指向，绘制出三维立体直观图。关于太阳能电板的利用率问题和电板转动与太阳偏转角的关系，是第一部分探讨的两大重点，我们通过将具体问题模型化，绘制基本的数学模型，并运用数学上的平面几何知识，及网上所查到的资料，自主推导有用的公式及原理。并绘制简单的图象来清晰的表述。

然后带入数据，以2010年11月20日各整点时刻计算出太阳的高度角与方位角。同时，选取适当的时间进行实地测量。绘制出表格，计算平均相对误差，检验模型解得准确性。

最后对误差和模型本身进行分析，总结出建模时未考虑到的因素对结果的影响，明确继续努力的方向。

二、问题的提出

目前，由于人类过度的开采石油等消耗性能源，并大肆的浪费，使得当今社会的可用能源已经所剩无几，开发新能源及清洁能源是当务之急，而太阳能是一种既清洁又富有的理想能源，但如何更好的收

集与利用则是一个难题。现如今，人类利用太阳能有以下两种形式

一种是太阳能热利用，即

在近20年中，您可能不断听到“太阳能革命”这一说法 -- 讲的是有一天我们会全部使用从太阳获得的免费电能。这是一个诱人的承诺：在天气晴朗、阳光明媚的日子里，太阳向地球表面辐射的能量约为1,000瓦每平方米，如果我们可以将这些能量全部收集起来，就可以轻松地为住宅和办公室提供免费电力。

SunLine Transit Agency供图

SunLine Transit Agency用太阳能板吸收能量来制氢。

在本文中，我们将研究太阳能电池，了解它们如何将太阳能直接转换为电能。在阅读过程中，您将了解到为什么说太阳能离人们的日常生活越来越近，以及为什么在这项技术具有成本效益之前我们还有许多研究工作要做。 将光子转换为电子

计算器和人造卫星上使用的太阳能电池都是光伏电池或者模块（模块就是一组通过电路连接并封装在一个框架内的电池）。光伏电池（Photovoltaics），顾名思义（photo=光， voltaic=电），是指将太阳光转换为电能的电池。光伏电池之前只用在太空中，而现在却越来越普及，且使用方式也越来越普通。它们甚至可以为您的住宅供电。这些装置是如何工作的呢？ 光伏（PV）电池由半导体材料制成，比如硅就是目前最常用的一种半导体。当光照射电池时

一、摘要

广泛联系实际及生活中的现象，通过向日葵的向日原理，普通跟踪装置的设定原理，总结出最佳方案及最适结果。 接着建立出太阳高度角、太阳方位角，关于时间的函数，求出数学表达式，绘制出函数图象。建立适当的空间直角坐标系，以太阳高度角、太阳方位角来确定太阳能能电池版面的指向，绘制出三维立体直观图。关于太阳能电板的利用率问题和电板转动与太阳偏转角的关系，是第一部分探讨的两大重点，我们通过将具体问题模型化，绘制基本的数学模型，并运用数学上的平面几何知识，及网上所查到的资料，自主推导有用的公式及原理。并绘制简单的图象来清晰的表述。

然后带入数据，以2010年11月20日各整点时刻计算出太阳的高度角与方位角。同时，选取适当的时间进行实地测量。绘制出表格，计算平均相对误差，检验模型解得准确性。

最后对误差和模型本身进行分析，总结出建模时未考虑到的因素对结果的影响，明确继续努力的方向。

二、问题的提出

目前，由于人类过度的开采石油等消耗性能源，并大肆的浪费，使得当今社会的可用能源已经所剩无几，开发新能源及清洁能源是当务之急，而太阳能是一种既清洁又富有的理想能源，但如何更好的收

集与利用则是一个难题。现如今，人类利用太阳能有以下两种形式

一种是太阳能热利用，即

太阳能电池板有关认证

TUV：TüV标志是德国TüV专为元器件产品定制

的一个安全认证标志，在德国和欧洲得到广泛的接受。应用安全标准的目的是在于防止家电产品的使用过程中可能产生的各种危险所造成的人身伤害和财产损失，包括电击或触电，温度过高或火灾，机械方面存在的危险，

放射性危险，化学性危险。世界各主要地区的家电法规要求均以IEC标准IEC60335为基础，其中欧洲标准与国际标准最为接近。欧洲标准分为两大部分，第一部分分EN60335-1是家用电器的综合要求；第二部分EN60335-2是对各类家用电器的特殊附加要求，这上部分多达几十条标准。

CE：CE”标志是一种安全认证标志，被视为制造商打开并进入欧洲市

场的护照。CE代表欧洲统一（CONFORMITE EUROPEENNE）。凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。

IEC：IEC标准即国际电工委员会（International Electrical

Commission），是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织，其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化。 IEC的宗旨是通过其成员，促进电气化、电子工程领域的标准化

太阳能电池板有关认证

TUV：TüV标志是德国TüV专为元器件产品定制

的一个安全认证标志，在德国和欧洲得到广泛的接受。应用安全标准的目的是在于防止家电产品的使用过程中可能产生的各种危险所造成的人身伤害和财产损失，包括电击或触电，温度过高或火灾，机械方面存在的危险，

放射性危险，化学性危险。世界各主要地区的家电法规要求均以IEC标准IEC60335为基础，其中欧洲标准与国际标准最为接近。欧洲标准分为两大部分，第一部分分EN60335-1是家用电器的综合要求；第二部分EN60335-2是对各类家用电器的特殊附加要求，这上部分多达几十条标准。

CE：CE”标志是一种安全认证标志，被视为制造商打开并进入欧洲市

场的护照。CE代表欧洲统一（CONFORMITE EUROPEENNE）。凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。

IEC：IEC标准即国际电工委员会（International Electrical

Commission），是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织，其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化。 IEC的宗旨是通过其成员，促进电气化、电子工程领域的标准化

技术参数

输出电压:是指把光伏电池置于100mW/c㎡的光源照射下，且光伏电池输出两端开路时所测得的输出电压值。光伏电池的开路电压与入射光辐照度的对数成正比，与环境温度成反比。与电池面积的大小无关。 短路电流:是指将光伏电池在标准光源的照射下，在输出短路时流过光伏电池两端的电流。测量短路电流的一般方法是，用内阻小于1欧的电流表接到光伏电池的两端进行测量。

最大输出功率(Pm):最大输出工作电压(Vpm)×最大输出工作电流(Ipm)。

开路电压(Voc):正负极间为开路状态时的电压。

短路电流(Isc):正负极间为短路状态时流过的电流。

最大输出工作电压(Vpm):输出功率最大时的工作电压。 最大输出工作电流(Ipm):输出最大功率时的工作电流。

伏安特性曲线:是指太阳能电池组件把接收的光能转换成电能，其输出电流I--电压V的特性曲线。

太阳能电池的效率

要判别一个太阳能电池性能的好坏，最重要的就是转换效率(h)，转换效率的计算公式:

其中Pin为太阳能光入射功率， Pm为最大输出功率， Im 与Vm 分别为在最大输出功率时的电流与电压。

光伏效应:是指物体吸收光能后，其内部能传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，由此产生出电流和 电动

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简