摘 要

太阳能是最重要的可再生动力资源之一。因为它本质上是干净，安全和丰富的。 太阳能电池基于光伏效应将来自太阳光的光子的能量直接转变为电能。 电池的整体性能和转换效率取决于各种物理参数，如串联电阻（R），理想因子（n），分流电阻（R_SH），光电流（I_pH值）和饱和度当前（I）,和太阳能电池相关的开路电压、短路电流以及填充因子。 因此，这些参数的知识不光可以用来评估一个单元的性能，还可以改善电池的设计、制造工艺和质量控制。这些参数可以通过考虑太阳能电池的各种模型所描述的等效电路，如单二极管模型，双二极管模型或三极管模型来确定。

本文介绍的光伏电池光伏特性测试系统就是对于光伏技术中的重要部分，主要由LABVIEW控制。该检测系统主要以硬件部分和软件模块构建，硬件主要由亚为数据采集卡，定值电阻，极个别传感器和可变电阻组成，而后再加入温度测量和温度控制设备。软件主要由LABVIEW软件为主。其系统能够在任意光照条件下进行光伏电池光伏特性的测试，在采集数据后，可以利用温度控制仪，调整温度变化，使得光伏电池处于最佳的温度，便于测试。

主要设计了基于虚拟仪器的光伏电池光电特性调温测试系统，利用了LABVIEW丰富的函数运算功能，通过G语言的编写，关于采集得到的电压电流信号绘制了I-V,P-V曲线进行直观显示，并且结合一部分温度检测系统，将实时的光伏电池各个参数在界面得以显示。本系统关于光伏电池各相关参数剖析比较全面，且操作方便快捷，稳定性好，较为直观全面，对判定光伏电池的优劣有一定意义。

关键词：光伏特性；虚拟仪器；数据采集；太阳能

Abstract

Solar energy is one of the most important renewable energy sources as it is clean, safe and plentiful in nature. The solar cell converts the energy of photons coming from the sunlight directly into electrical energy on the basis of photovoltaic effect.The over-various physical parameters such as series resistance(Rs),shunt resistance(Rsh), ideality factor(n),photocurrent(Iph) and saturation current(Io). Therefore, the knowledge of the these parameters is always desirable not only to evaluate the performance of a cell but also to improve the design, fabrication process and quality control of the cell. These parameters can be determined by considering the solar cell in terms of its equivalent circuit described by various models such as single-diode model, double-diode model, or three-diode model.

The photovoltaic property test system of photovoltaic cells introduced in this paper is an important part of the photovoltaic technology, which is mainly controlled by LABVIEW. The detection system is mainly as part of the hardware and software module construction, hardware is mainly composed of the data acquisition card, fixed value resistance, rare and variable resistance sensors, and then add the temperature measurement and temperature control equipment. The software mainly consists of LABVIEW software. The system can in any lighting condition for pv test, the characteristic of photovoltaic battery after collecting data, can take advantage of the temperature control instrument, adjust the temperature change, make the temperature of the photovoltaic battery is at his best, easy to test.

Mainly based on virtual instrument is the design of the photovoltaic battery photoelectric temperature test system, and use of the abundant functional operation of the LABVIEW function, through the G language writing, on the acquisition of voltage and current signals mapped the I - V, P - V curves are visual display, and combining with the part of the temperature detection system, the real-time photovoltaic cells to display various parameters in the interface. The system has a comprehensive analysis of all relevant parameters of photovoltaic cells, and it is convenient, fast, stable, intuitive and comprehensive, which is of certain significance to determine the advantages and disadvantages of photovoltaic cells.

Key Words：photocurrent；virtual instrument；nsaturation current；Solar energy

目 录

第1章 绪论 1

1.1.1 光伏电池测试系统研究的目的及意义与其国内外现状 1

1.1.1 研究的目的及意义 1

1.1.2 国内外现状 1

1.2 论文的设计任务与需完成的主要工作 2

1.2.1 设计任务 2

1.2.2 设计完成的主要工作 2

第2章 光伏电池测试系统及原理 3

2.1 光伏电池的原理 3

2.1.1 光伏电池的结构 3

2.2 光伏电池I-V特性和测试原理 4

2.2.1 光伏电池I-V特性 4

2.2.2 光伏电池测试原理 4

2.2.3 可变电阻现场测试法 5

2.3 光伏电池的相关参数 6

第3章 测试系统硬件平台的构建 7

3.1 系统基本的工作原理 7

3.1.1 工作原理 7

3.2 数据采集系统的构建 7

3.3 硬件的选择和设计 7

3.3.1 数据采集卡 7

3.3.2 usb接口 8

3.4 系统软件总体设计 9

3.4.1 软件设计流程图 10

第4章 测试系统的软件设计 11

4.1 labview 软件介绍 11

4.1.1 labview 软件特点 11

4.2 软件模块功能区分 12

4.2.1 基本数据采集 13

4.2.2 数据处理 14

4.2.3 登录模块 15

4.2.4 温度采集监控 16

第5章 系统界面功能介绍及结果显示 17

5.1 系统的登录界面 17

5.2 数据采集界面 18

5.3 特性曲线分析界面 19

5.4 温度检测显示界面 21

第6章 总结 22

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1 目的及意义和国内外的研究现状

1.1.1 研究目的及意义

关于光伏电池各类的参数测试有助于对光伏电池的性能评价分析，进而提升光伏电池的实际效能，对于光伏电池的研究与发展具有重要意义。

而本文中谈到的一种新的技术，即基于虚拟仪器的光伏电池光伏特性测试系统，就是区别于传统的光伏电池光伏特性测试系统的新技术。传统的光伏电池光电特性测试分析系统，存在成本高，设备复杂，步骤繁多，多部分仰仗人力操作，在个别场合无法稳定运作的缺陷，其测试精度也由于以上原因不高。而目前，基于虚拟仪器的光伏特性测试系统，利用了美国LABVIEW软件所构建的虚拟平台，对于光伏电池光伏特性的测试带来便利和更高的实验精度，其结构简单，所需硬件少，软件运用便利，采用的数字技术和虚拟平台技术和较为稳定的数据采集卡进行光伏电池的测试测评，与传统方法相比，无疑更现代化，而且效率更高，更有发展潜力和发展空间。

1.1.2 国内外研究现状

当动力资源短缺成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，全球愈多的国家开始实施“阳光方案”，开发清洁光伏资源，为经济发展寻求新的助力和开口。而光伏电池相关的技术，更是关键中的关键。美国本土的“光伏修建计划”，欧洲模块的“百万屋顶光伏方案”，日本地区的“朝日计划”以及国内启动的“光明工程”都在光伏产业上投入较多的经费，用于光伏产业的整合与技术创新，更加积极向上地去拓展光伏产业技术的未来领域，而光伏电池作为系统检测对象，其参数的测试方法和精度高低就对光伏电池的性能提升和优化尤为重要。

由文献数据看，光伏产业在中国的多数项目依旧处于技术较低，边缘产业材料成本较高，制作工艺较差，污染较严重的阶段，即使目前，光伏产业拥有巨大的前景，但是，要想发挥出的潜力依旧要走很长的路。在国内，政府扶持的积极的产业转型和具有自主的技术创新，对光伏电池的制作流程和技术变革带来新的变化，是目前最为棘手和也是最为迫切的。

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