[发明专利]一种硅半导体太阳能电池参数测量仪

说明书

本发明公开一种硅半导体太阳能电池参数测量仪，利用LM358制作的A/D前端电路用于控制输入信号能够在A/D模块检测范围内；利用继电器模块制作的可编程电阻充当A/D前端电路的负载，连续线性的变化从而精准测量参数；LCD屏幕显示太阳能电池的参数以及触屏控制单片机工作模式；在STM32F407芯片里完成电压电流的测量，实时计算电池在不同负载情况下的输出功率，绘制出电流‑电压曲线和功率‑电压曲线、获得最大功率点的同时计算得到填充因子。该测量仪利用现代电子技术和先进单片机技术实现太阳能电池输出功率的智能化计算及最大功率点的自动化搜寻，具有测量精度高、测速快、结果直观、成本低、实验效率高等优点。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅半导体太阳能电池参数测量仪。

背景技术

两次工业革命以后，煤、石油、天然气等化石燃料相继被广泛地应用到生产生活的各个方面。然而，这些都是传统的不可再生能源，长期无限制地使用不仅会造成全球能源危机还会带来较为严重的环境污染问题。因此，开发储量巨大、清洁、无污染的可再生能源已经成为当今社会的共识。

与常规能源相比，太阳能具有三大优势：其一、它是人类可以利用的最丰富的能源；其二、在地球上，只要有光照的地方都有太阳能，这样我们就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对于交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有实用价值；其三、太阳能是一种十分清洁的能源，在开发和利用太阳能时，不会产生废渣、废水和废气，也没有噪音，更不会出现污染大气、影响生态平衡等环境问题。因此，太阳能是一种具有理想的推广应用前景的新能源，研究和开发太阳能，对于我们人类今后的生产、生活乃至生存，都具有十分重要的意义。

太阳能电池是太阳能应用的重要形式之一，太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体叠层，它只要被满足一定照度条件的光照射到，就可输出电压并在有回路的情况下产生电流，在物理学上称为太阳能光伏效应。太阳能电池发电一般基于光-电直接转换形式，表征和测试太阳能电池的性能对太阳能电池的实际运用起到较好的指导作用，但是在现有技术中还没有较为方便、测速快且测量结果精度较高的太阳能电池参数测量装置。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种硅半导体太阳能电池参数测量仪，旨在简化太阳能电池关键参数测量的步骤并最大程度避免人为测量误差，增加测量可信度，在大学物理实验，产品研发以及生产等方面都有广泛的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种硅半导体太阳能电池参数测量仪，包括STM32单片机、与STM32单片机连接的用于A/D前端电路的比例控制电路、用于显示关键参数以及绘制曲线的LCD屏幕以及用于充当前端电路负载的可编程电阻；

测量仪上设有开始测量模式、寻找最大功率点模式、填充因子模式和绘制功率曲线模式；开始测量模式开启，通过STM32单片机改变可变电阻值，从而测量开路电压和短路电流；在寻找最大功率点模式下，通过STM32单片机控制可编程电阻实现线性负载变化，从而测出对应功率，并实时对比记录最大功率点；填充因子模式下，根据已测的开路电压、短路电流、以及最大功率点，计算出填充因子并显示在LCD屏幕上；在绘制功率曲线模式下，利用在寻找最大功率点模式下记录的各负载下各个电压、电流对应值，通过打点法绘制电流-电压曲线和功率-电压曲线；

STM32单片机根据在LCD屏幕上的触屏输入判断工作模式，如果需要改变可编程电阻的值，则通过对应IO电平变化控制电阻阻值变化，测得变化以后的电压、电流值并保存在对应数组中，对比是否需要替换最大功率点；如果不需要改变可编程电阻的值，则判断是否需要绘制图像，如果需要，则抽取对应保存的数组和队列，最后再在LCD屏幕上显示关键参数或绘制图像。

进一步地，测量仪的电压电流采集部分包括STM32单片机A/D模块，A/D前端电路和可编程电阻；

A/D前端电路由LM358构成，采用同向比例放大器电路设计以及射级跟随器电路设计；