1.1选题意义

本课题的内容是设计基于单片机的硅太阳能电池测试系统，其目的与意义如下:

(1)有效的采集太阳能电池的电流、电压、光强和温度等参量，使数据的采集过程可以在很短的时间内完成，避免了温度和光强变化对测试数据的影响。

(2)对采集到的数据利用单片机的串口通信技术，实现数据采集电路和电脑的通信。

(3)用电脑对数据采集电路采集到的数据进行分析处理，得出太阳能电池的伏安特性曲线和相关性能参数，从而对被测太阳能电池进行分析评判。

在太阳能光伏发电技术中太阳能电池起着关键和核心的作用，太阳能电池的开路电压、短路电流、最大功率、转换效率等性能参数对其产业化应用有重要影响。因此，太阳能电池的性能测试是太阳能电池生产过程中的重要环节。测试是在给定光强下，测出太阳能电池组件的伏安特性曲线，并由测得的电流、电压、温度、光强等数据计算出太阳能电池组件的开路电压、短路电流、最大输出功率、转换效率等参数，并据此进行分类评判。在测试过程中必须对太阳能电池组件在给定光强下的各种数据进行采集，要准确而高效地完成太阳能电池数据的采集，必须用到太阳能电池测试系统。

1.2 国内外发展现状

中国对太阳能电池的研究开发工作高度重视，早在七五期间，非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题，八五和九五期间，中国把研究开发的重点放在大面积太阳能电池等方面。

根据半导体设备暨材料协会(SEMI)的统计，2011 年中国国内新增光伏装机容量2.7GW，占到2011年全球新增光伏装机容量的10%左右。水利水电规划总院的数据显示，截至到2012年底，中国光伏发电容量已经达到了7982.68MW,超越美国占据第三，但是最重要的还是集中在西部地区。中国19个省共核准了484个大型并网光伏发电项目，核准容量是11543.9 MW: 中国15个主要省已累计建成233个大型并网光伏发电项目，总的建设容量为4193.6MW, 2012 年兴建98个。其中青海、宁夏、甘肃3省的建设容量和市场份额都占据了半壁江山。为了解决这种光伏发电集中的情况，从2012年12月开始了分布式光伏发电示范项目的一个技术评审，到2013年5月， 中国26个省市共上报了140个示范区，每一个示范区项目不是-一个独立项目，可能涵盖了若干个市、县或者是镇，它的总容量是16529.6MW.根据OFweek行业研究中心的最新数据显示，2013 年上半年中国新增光伏装机2.8GW,其中1.3GW为大型光伏电站。截至2013年上半年，中国光伏发电累计建设容量已经达到10.77GW,其中大型光伏电站5.49GW,分布式光伏发电系统5.28GW。

德国、美国、日本三个国家是主要的利用太阳能的国家，集中了太阳能电池生产商，也是产品主要的需求国。西班牙则发展迅速。德国太阳能装机容量在2007 年达到1328MW，占世界新增容量的47%。是目前全球最大的太阳能发电市场，而西班牙是增长最快的市场之一-，2007 年新增太阳能光伏发电装机容量640MW,同比增长480%，成为全球新的第二大市场。美国市场新增220MW，同比增长57%，只有日本在政府取消了- -定的政策补贴后增速下降了22%，综上，全球太阳能电池呈迅猛式的发展。

2. 研究的基本内容与方案

太阳能电池分析评判的依据是太阳能电池的伏安特性曲线及性能参数，就是要测出太阳能电池在标准日照强度S和标准温度T条件下，太阳能电池所带负载从零变化到无穷大时太阳能电池的输出电压和输出电流的值，根据输出电压和输出电流的值作出太阳能电池的I-V特性曲线，并根据测得的数据计算出太阳能电池的性能参数，根据得出的I-V特性曲线和性能参数来评判太阳能电池的性能。为了尽可能降低光强和温度变化对测试带来的影响，必须保证太阳能电池的测试是在极短时间内完成的。

本设计的数据采集模块主要采集太阳能电池的电压、电流、测试光强、电池温度四种数据。其中电压、电流、测试光强需要经过A/D转换单元，实现由模拟信号到数字信号的转换，而温度信号的采集采用数字温度传感器，可以直接输出二进制数据。转换成二进制的电压、电流、光强和温度数据通过串口与PC机进行通信，在PC机中进行数据的处理和处理后结果的显示。整个数据采集部分以单片机力控制核心，通过单片机实现光源模块、信号采集模块、AD转换模块和显示模块之间的协调工作。