太阳能电池的多功能电压充电器设计
境开放，测试时受到外界光源影响，导致最终测试结果不理想。为了解决传统实验中的弊端，本设计采用集成的方式将传统的太阳能电池测试实验的电路进行焊接，并连出电路关键的测试点，方便实验时数据的测量;同时本设计还将整个实验设置在一个密闭的暗室中，从而减少外界环境对实验的影响。本设计方案新颖，内容先进，着重从实际应用的角度出发，在比较传统太阳能电池性能测试实验的基础上，力求创新，兼容市场上使用较为广泛的非晶硅太阳能电池，具有很强的实用性。一 太阳能的利用(一）太阳能的来源与优势太阳是我们出生就看到的，太阳也是我们生活必不可少，如果没有太阳，我们将不会存在，所以在我们的神话和传说中，太阳一直是至高无上的。我们有夸父追日等，这一题材的故事，所以太阳能是我们的新能源，我们应该好好利用。我们要多发现利用方法，这样才是正确的。所以我选择太阳能作为研究对象，我利用太阳能变成电能，通过太阳能板来实现。而且做到调控电压，并显示，真正的利用，可用于手机充电，电瓶车充电，电动汽车充电。我们大部分人类都是知道太阳能的来源，主要呢，是来自地球外太空，太阳上产生的一种能量，太阳之所以会产生这些，是因为太阳中含有的氢原子，这些氢原子核在超高温的环境下就会发生聚变反应，从而就从原子核中释放出巨大能量，而且我们大部分的人类维持生活所需要的相当大部分的能量，都是通过直接或者间接地取自于外太空的太阳所产生的能量。我们在生活中所需天然气、石油、煤炭等化石燃料，这一类型的能源都是因为各种各样植物都会通过光合作用，光合作用会把吸收的太阳能通过叶绿体全部转变成一种化学能，从而可以在植物的体内贮存下来，贮存下来以后，这些动植物再被长时间的埋在大地下，还有一层一层的泥土重压，这些动植物又经过了很漫长很漫长的地质年代，这样才形成了能源。除此之外，波浪能、水能、风能、海流能等等，其他的所有能源也都是由于太阳能或者相关的转换来的。 那我们为什么不使用风能 火能呢？这是因为啊，火电是需要燃烧煤、石油等类型化石燃料产生能量。其中一方面世界上化石燃料蕴藏量是有限的、越烧就会越少，目前正面临着即将枯竭的危险。据统计，目前全世界的石油资源再过30年就会枯竭。另外一方面就是，如果燃烧化石燃料将排会出二氧化碳和硫的氧化物二氧化硫等有害物，就是产生的这些有害物导致了雾霾全球温室效应和酸雨等这些环境问题，恶化了我们美丽的地球环境。 因此我们要找到新能源，而且新能源还要同时符合以下两个条件第一是蕴藏很丰富，不会有枯竭的危险存在的；第二是即安全的、又干净的，还不会威胁人类的安全和破坏我们的环境的新能源。依靠目前我们的技术，能够找到的新能源主要分为以下两种，第一种的新能源是太阳能，第二种的新能源是燃料电池。除此之外，水力发电，风力发电也都算是辅助性的新能源。 太阳每日照射在地球上所产生的太阳能是非常巨大的，据统计，平均大约每40分钟太阳照射在地球上产生的太阳能，可以提供全世界的人类一年中的能量的消费。可以这样说，现在的太阳能对于我们来说是真正取之不尽、用之不竭的新能源。不但如此太阳能发电还是绝对干净的，不产生任何公害的。所以我们可以这样说，太阳能发电是现在我们可以找到最理想的一种新能源（二）太阳能电池的原理与特点当太阳光照射在半导体的p-n结上时，就会形成一对新的空穴-电子对，然后在p-n结电场的作用力下，空穴就会由n区流向p区，然后电子就会由p区流向n区，在接通电路之后,就会形成电流。这种原理就是在光电效应中太阳能电池的工作原理。 就目前太阳能发电只有两种方式，第一种是 光—热—电 间接转换的方式，第二种是 光—电 直接转换的方式 ①光—热—电 这一种转换的方式是通过太阳能板来完成，利用太阳在照射时产生的热能来进行发电，这种方式一般的话是用太阳能集热器来完成收集太阳的热，太阳能集热器将自身所吸收的所有热能全部转换成一种形式上的蒸气，再用蒸汽经过驱动汽轮机，这样就可以发电了。前面一个过程是由光转化为热的转换的过程；后面一个过程是由热转化为电的转换过程。 ② 光—电 这是一种直接的转换方式，简单的来说就是利用光电的效应，将太阳照射所产生的光能可以直接的转换成电能，其中太阳能电池是光—电转换中所需要的基本装置。 现在的技术从太阳能中获得电力，我们需要通过太阳电池板来进行光电变换，从而实现转换。太阳能和以往其他的电源发电原理是完全不一样的，太阳能发电有以下这些特点没有枯竭危险；是绝对干净的；是不受资源分布多少，地域多少的限制；是可以在用电处就近发电，方便；是能源的质量高；是使用人从感情上比较容易接受新能源；我们获取能源的花费时间比较短的。当然也有不足之处就是就是照射产生的能量分布的密度比较小，但是要占用巨大的面积；就是获得的太阳能能源同四季变换、昼夜及阴晴等气象条件有很大的关系。但是总的来说，瑕还是不掩瑜的，毕竟作为新能源，太阳能还是具有很多极大的优点，所以受到世界各国的极大重视。 但是，如果要太阳能发电真正意义上用到我们的现实生活当中，就需要做到几点，我们不但要提高在太阳能发电过程中光电变换的效率高低，而且还要降低太阳能发电的成本大小。我们还要实现太阳能发电的电网联网这个问题。（三）太阳能电池的型号 现在世界上已知的太阳能电池有很多种，但是主要的分为单晶硅、多晶硅、非晶态硅这三种基础类型。其中单晶硅太阳电池的变换效率是三种中最高的，目前已经达到20%以上，但同时其的价格也是其中最贵的。其中还有就是非晶态硅太阳能电池的变换效率在这三种中是最低的存在，但是它的价格也是三种中最便宜的，所以就造成了以后最最有希望用到发电中的，也将是就是这种非晶态硅太阳能电池。而且一旦非晶态硅太阳能电池的大面积组件的光电变换效率提升到10%，每瓦发电设备的价格可以降到1－2美元的时候，就可以和其他的发电方式进行竞争。据估计，在21世纪末我们就可达到这一技术水平线了。因为太阳能电池板是太阳能光伏系统中的非常核心的一部分之一，虽然就目前来说，太阳能电池板作用就是将太阳照耀的产生的光能转化成电能而已，但是就这样就是一种取之不尽用之不竭的新能源，而且电能还能贮存到蓄电池中。虽然说太阳能电池板也是太阳能光伏系统中最重要的部件之一，但是其中太阳能转换率还有太阳能板使用寿命都是用来决定太阳能电池是不是具有使用的价值，这些都是重要因素 其中太阳能电池板组件的设计目前我们的设计标准是按照国际电工委员会IEC12151993的一套标准来进行设计的，这套标准是要采用36片或者72片多晶硅太阳能电池来进行串联，从而可以形成12V和24V等各种的类型不同的组件。这些不同类型的组件不但可用于目前的各种户用光伏系统，还可以用于独立光伏电站和并网光伏电站等各种系统。（四）太阳能电池原理当太阳光照射在半导体的p-n结上时，就会形成一对新的空穴-电子对，然后在p-n结电场的作用力下，空穴就会由n区流向p区，然后电子就会由p区流向n区，在接通电路之后,就会形成电流。这种原理就是在光电效应中太阳能电池的工作原理。/ 就目前太阳能发电只有两种方式，第一种是 光—热—电 间接转换的方式，第二种是 光—电 直接转换的方式 ①光—热—电 这一种转换的方式是通过太阳能板来完成，利用太阳在照射时产生的热能来进行发电，这种方式一般的话是用太阳能集热器来完成收集太阳的热，太阳能集热器将自身所吸收的所有热能全部转换成一种形式上的蒸气，再用蒸汽经过驱动汽轮机，这样就可以发电了。前面一个过程是由光转化为热的转换的过程；后面一个过程是由热转化为电的转换过程。 ② 光—电 这是一种直接的转换方式，简单的来说就是利用光电的效应，将太阳照射所产生的光能可以直接的转换成电能，其中太阳能电池是光—电转换中所需要的基本装置。二 太阳能控制电路(一）太阳能控制器的作用 新型的太阳能控制器基本功能是，它不但会控制电池上电压的大小而且还可以打开电路，还有一点就是，当太阳能电池电压没有控制好，忽然升高，当高到一定的程度的时候，它就会自动停止对于蓄电池的充电，保护着整个电路。而旧版的太阳能控制器就不可以了，它不但需要机械进行完成控制电路的开启或者关闭,还要手动的去停止或者启动电源，然后来控制输送到蓄电池的功率。 现在社会上大多数光伏系统中都用到了太阳能控制器，以便用来保护蓄电池避免于过于充或过于放。如果过充可能会引发的后果，电池中的电解液会汽化，然后就会造成蓄电池的故障，过放也是不好的 有危害，如果电池过放可能会引起电池没电，电池会过早的失效。所以过充或者过放都是危害电池 负载的，所以要控制好电路，不造成损害负载，不造成损坏。新型太阳能控制器主要具有以下几点主要功能过充保护当蓄电池发生过充时，蓄电池会受到损坏，为保护电路。当太阳能充电的产生的电压高于太阳能控制器的保护电压的时候，就会自动关断太阳能板对蓄电池的充电行为，此后当只有当高电压掉至稳定电压时，这个时候蓄电池就会进入到一种浮充状态当中中，当电压又再次低于太阳能控制器恢复电压后，浮充状态就会关闭，从而会进入一种均充状态当中。过放保护蓄电池过放，保护蓄电池。如果蓄电池里电压是低于太阳能控制器保护电压，太阳能控制器就会自动关闭输出口，从而来保护蓄电池不会因为过放受到损坏；当蓄电池再次被充电之后，太阳能控制器就会自动恢复蓄电池的供电。负载过流及短路保护:保险丝会在电流超过负载时熔断，保护着电路。过压保护输入电压过高时，自动关闭，保护着电路不受损。防反充功能防止反向充电。防雷击功能当发生雷击的时候，保护电路。（二）太阳能控制器的原理 太阳能电池板也是属于光伏设备的一种，太阳能电池板原理就是，在经过太阳光线照射的后，太阳能电池板会发生光电效应，然后上面会产生电流。但是由于材料和光线等这些物品所具有各自的属性还有一些局限性，这样太阳能板产生的电流将会是一条具有波动性的波浪形态的曲线，如果就这样直接将其所直接充入到电池中，那么就会非常容易的造成电池非常严重损坏，还会严重减少了蓄电池和负载的寿命。因此我们必须先把电流安全的先送入太阳能控制器中，然后太阳能控制器会采用一系列的专用芯片控制电路来对其进行数字化的调节，而且我们还加入了多级充放电保护系统，同时采用一种特别的控制技术来进行控制，这样就确保蓄电池和负载的运行时的安全以及他们的使用寿命。对负载供电的时候，也是一样的让蓄电池的电流首先流入到太阳能控制器中，在经过太阳能控制器的调节之后，再把电流送入到负载中。我们这样通过控制器调节的目的第一个是为了稳定太阳能板放电时的产生的杂乱电流；第二个是为了保证蓄电池不会因为过度的放电，从而发生损坏；第三个是可以保护着电路，同时对负载和蓄电池来进行监测保护。 假如还要使用到交流用电的设备，那我们还需要在负载前加入逆变器用来逆变直流为交流。（三）太阳能控制器的组成太阳能板/太阳能电池板，它一种通过太阳能电池来吸收太阳照射时产生的光能的，并且贮存太阳的照射产生的能量的，太阳能板会通过光电效应或者光化学效应，直接或者间接的转换成电能的一种装置，现在大部分的太阳能电池板的主要材料都是"硅"这种材料构成的，但是因为制作的成本比较大，以至于太阳能电池板普遍地使用还是具有一定的局限性。对于电池来说，太阳能电池是一种节能环保的产品。液晶显示屏液晶显示器是以液晶为主要材料而做成的一种显示器。液晶是一种有机化合物。液晶在高温的环境下，是一种透明液态。但是当液晶处于低温环境时，它是一种混浊的固态晶体。这是一种非常奇妙的事情。液晶可以被做成显示屏的原理是，液晶在电场力中，它会发生排列上的变化，这种变化还是不明显的，但是用偏光片的话，那么这种变化就可以表现出来，那就是一种光线明暗的变化了。就这样，人类发明了液晶显示屏，并且通过电场来控制光线，从而显示出图像，可以供人们观看。USB接口/ 现在我们所认识的USB，在本质上就是一种新型的接口技术，现在主要就是应用在PC口上，真正的即插即用（也就是随时随地可以拔下和插上，就可以使用），英文的全称是Universal Serial Bus，USB就是他的简写，中文叫做通用串行总线。7805/7805是一种三端稳压的集成电路，在电子产品当中，我们所常见的三端稳压集成电路，不但有正电压输出的78 ××系列还有负电压输出的79××系列。因此我们可以想到，三端IC说的就是指这种稳压所用到的集成电路，是只有三条引脚可以输出的，分别是输入端、接地端和输出端这三个端口。NE555/本集成芯片由基本RS触发器、比较器、分压器、晶体管开关和输出缓冲器组成。其中RS触发器由两个与非门组成，Reset是专门设置的可从外部进行置1的复位端，当Reset=1时，使输出Q=0、/Reset=1;比较器有两个输入端，分别标有+号和-号，如果U+和U-表示相应输入端上所加的电压，则当U+>U-时其输出为高电平、U+
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