光伏薄膜材料的高通量表征装备设计与研究
发布时间：2021-07-07 07:35
近年来,逐渐恶化的能源问题和环境问题引起了各国人民的高度重视,为应对这两大问题,我国正在进行产业结构升级和新能源材料器件的研发。在政策的支持下,硅基太阳能电池已大规模应用,光伏薄膜材料的创新成果也在不断涌现,这种增长对材料器件性能的测试效率提出了需求。为加快这一过程,国家于2016年启动“材料基因工程关键技术与支撑平台”计划。本文所研究的光伏薄膜材料透过率测试装置基于该计划展开。本文首先介绍了光伏薄膜材料的工作原理和透过率测试原理,结合高通量实验技术提出了横向和纵向实现高通量测试的方法。然后,通过分析确定了光伏薄膜材料高通量透过率测试装置架构,再根据装置架构对系统硬件部分和软件部分进行了详细设计。硬件部分包含整体机械结构设计、运动控制部分电路设计、执行机构的设计以及光源和光谱仪的选型设计等。软件部分基于LabVIEW平台开发,该部分包括串口通信设计、运动控制策略设计和数据采集设计。该设备进行了硬件的搭建和软件的调试后最终实现了高通量透过率测试。系统能够在4min内采集256路透过率测试信号。本文还研究了在目标尺寸与实际运动尺寸非匹配状态下如何实现运动位置匹配的最优化问题。该方法便于扩展...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＳｏｌａｒＣｅ丨丨ＳｃａｎｌＯＯ系列量子效率测试系统??
??膜材料测试领域。该单位研发的可见光－红外微型光谱仪（如图１．２）采用??Ｃｚｅｒｎｙ－Ｔｕｍｅｒ交叉光学平台解决了宽光谱大范围的矛盾。??图１．２可见光－红外光谱仪??该光谱仪结构紧、凑体积小可以较为方便的应用在各种设备的开发当中。但波长??的探测范围依旧只能基本满足各种常规测试要求。另外该单位还对光谱的波长扩??展和小型化进行了大量的研究，此类科研成果可用于开发光伏薄膜材料测试平台。??１．２．２国外研宄现状??在新能源领域产品逐步推进到市场的过程中，世界各国都加大了在太阳能及??其相关高精尖领域的投入。光伏产品市场的份额也在逐年的上升，提高太阳能电??池的表征能力也在逐步改善。新中国成立于１９４９年，真正幵始科研尤其是新能??源电池及其测试方面的研宄的时间主要集中在近三四十年。在相关基础科研领域，??以及一些高精尖的设备领域还有一定的追赶空间。在科研成果的转化率方面的差??距需要政府的政策推进。在光学科学及其探测领域，目前以美国、德国、日本、??瑞士等为主的发达国家为主，由于其对光学方面开始研究的时间比较早，研发时??间比较长
交互界面在计算机上显示出来。??３．１硬件设计??高通量高精度的薄膜电池透过率测试系统的硬件结构采用了如图３．２所示的??设计。由图中可以看出硬件部分包括了光源模块、运动控制模块、光谱测量模块??和机械结构模块。这些模块的协同作用构成整个测试系统。??光源遵??ｍｉｌ?光谱测量模块??图３．２硬件结构设计图??３．１．１机械结构设计模块??结构设计模块是系统中非常重要的组成部分。结构的选择不仅要考虑到结构??的类型，还要考虑到结构的力学性能以及所用材料的种类和可靠性。系统中对光??纤的支撑结构和平台的运动空间有一定要求。初期考虑两种布局，一种为单个支??点的简支梁的设计，另一种为双支点的龙门设计如图３．３。两种布局方案相比较，??简支梁支撑结构对空间的要求更小，操作空间更大，测试设备更加直观。但简支??梁的悬臂结构会因为重力影响而产生一定变形，在长时间测试使用中易变形的结??构变形过大时需要对支架结构进行校准。龙门结构相比较于简支梁支撑结构，空??间要求略大但龙门结构因为存在两端支撑所以变形量较小，在运动控制的过程中??因电机和平台的运动所产生的震动更小
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于光伏电池的多通道I-V测试系统设计[J]. 郭栋梁,杨文振,刘禹,刘江,邓永强,廖成,何绪林,梅军. 测试技术学报. 2018(01)
[2]太阳能光伏发电技术及其应用探讨[J]. 李树成. 应用能源技术. 2017(12)
[3]支撑材料基因工程的高通量材料集成计算平台[J]. 杨小渝,王娟,任杰,宋健龙,王宗国,曾雉,张小丽,黄孙超,张平,林海青. 计算物理. 2017(06)
[4]5687例高通量基因测序产前筛查指征及结果分析[J]. 林晓娟,李静,宋筱玉,唐中锋,葛婷婷,孙庆梅. 中国妇幼健康研究. 2017(10)
[5]浅析我国雾霾现状及治理对策[J]. 周鑫. 山东工业技术. 2017(19)
[6]当代中国环境问题研究的理论范式[J]. 张斐男. 南京工业大学学报(社会科学版). 2017(03)
[7]高通量开发非晶合金的研究进展[J]. 吕云卓,覃作祥,陆兴. 材料导报. 2017(17)
[8]提高光伏玻璃透光率的研究概述[J]. 耿铁,胡金中,蔚川乐,盛洁,秦立祥. 硅酸盐通报. 2017(05)
[9]基于博弈视角的能源问题分析与决策[J]. 邓冬冬,任洪波,吴琼,刘家明. 应用能源技术. 2017(02)
[10]我国新能源汽车政策动态及发展趋势[J]. 甄晓阳,王磊,李竞强,康苏媛. 天津科技. 2017(02)
硕士论文
[1]基于物联网平台的紫外可见分光光度计自动测量系统研究[D]. 晏健荣.东华大学 2017
[2]Android系统的微型近红外光谱仪开发及在食品质量检测中的应用[D]. 陈通.江苏大学 2016
[3]近红外微型光谱仪关键技术研究[D]. 谢淼.电子科技大学 2016
[4]半球谐振子抛光机床结构性能分析与静动态特性优化[D]. 于霖.哈尔滨工业大学 2013
[5]太阳能电池性能参数测试系统的试验研究[D]. 屠佳佳.中国计量学院 2013
[6]基于嵌入式Linux系统的可见分光光度计的软件系统开发[D]. 胡庆新.重庆大学 2010
[7]基于ARM的便携式光伏阵列测试仪的研究[D]. 方玮.合肥工业大学 2008
本文编号：3269223
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＳｏｌａｒＣｅ丨丨ＳｃａｎｌＯＯ系列量子效率测试系统??
??膜材料测试领域。该单位研发的可见光－红外微型光谱仪（如图１．２）采用??Ｃｚｅｒｎｙ－Ｔｕｍｅｒ交叉光学平台解决了宽光谱大范围的矛盾。??图１．２可见光－红外光谱仪??该光谱仪结构紧、凑体积小可以较为方便的应用在各种设备的开发当中。但波长??的探测范围依旧只能基本满足各种常规测试要求。另外该单位还对光谱的波长扩??展和小型化进行了大量的研究，此类科研成果可用于开发光伏薄膜材料测试平台。??１．２．２国外研宄现状??在新能源领域产品逐步推进到市场的过程中，世界各国都加大了在太阳能及??其相关高精尖领域的投入。光伏产品市场的份额也在逐年的上升，提高太阳能电??池的表征能力也在逐步改善。新中国成立于１９４９年，真正幵始科研尤其是新能??源电池及其测试方面的研宄的时间主要集中在近三四十年。在相关基础科研领域，??以及一些高精尖的设备领域还有一定的追赶空间。在科研成果的转化率方面的差??距需要政府的政策推进。在光学科学及其探测领域，目前以美国、德国、日本、??瑞士等为主的发达国家为主，由于其对光学方面开始研究的时间比较早，研发时??间比较长
交互界面在计算机上显示出来。??３．１硬件设计??高通量高精度的薄膜电池透过率测试系统的硬件结构采用了如图３．２所示的??设计。由图中可以看出硬件部分包括了光源模块、运动控制模块、光谱测量模块??和机械结构模块。这些模块的协同作用构成整个测试系统。??光源遵??ｍｉｌ?光谱测量模块??图３．２硬件结构设计图??３．１．１机械结构设计模块??结构设计模块是系统中非常重要的组成部分。结构的选择不仅要考虑到结构??的类型，还要考虑到结构的力学性能以及所用材料的种类和可靠性。系统中对光??纤的支撑结构和平台的运动空间有一定要求。初期考虑两种布局，一种为单个支??点的简支梁的设计，另一种为双支点的龙门设计如图３．３。两种布局方案相比较，??简支梁支撑结构对空间的要求更小，操作空间更大，测试设备更加直观。但简支??梁的悬臂结构会因为重力影响而产生一定变形，在长时间测试使用中易变形的结??构变形过大时需要对支架结构进行校准。龙门结构相比较于简支梁支撑结构，空??间要求略大但龙门结构因为存在两端支撑所以变形量较小，在运动控制的过程中??因电机和平台的运动所产生的震动更小
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于光伏电池的多通道I-V测试系统设计[J]. 郭栋梁,杨文振,刘禹,刘江,邓永强,廖成,何绪林,梅军. 测试技术学报. 2018(01)
[2]太阳能光伏发电技术及其应用探讨[J]. 李树成. 应用能源技术. 2017(12)
[3]支撑材料基因工程的高通量材料集成计算平台[J]. 杨小渝,王娟,任杰,宋健龙,王宗国,曾雉,张小丽,黄孙超,张平,林海青. 计算物理. 2017(06)
[4]5687例高通量基因测序产前筛查指征及结果分析[J]. 林晓娟,李静,宋筱玉,唐中锋,葛婷婷,孙庆梅. 中国妇幼健康研究. 2017(10)
[5]浅析我国雾霾现状及治理对策[J]. 周鑫. 山东工业技术. 2017(19)
[6]当代中国环境问题研究的理论范式[J]. 张斐男. 南京工业大学学报(社会科学版). 2017(03)
[7]高通量开发非晶合金的研究进展[J]. 吕云卓,覃作祥,陆兴. 材料导报. 2017(17)
[8]提高光伏玻璃透光率的研究概述[J]. 耿铁,胡金中,蔚川乐,盛洁,秦立祥. 硅酸盐通报. 2017(05)
[9]基于博弈视角的能源问题分析与决策[J]. 邓冬冬,任洪波,吴琼,刘家明. 应用能源技术. 2017(02)
[10]我国新能源汽车政策动态及发展趋势[J]. 甄晓阳,王磊,李竞强,康苏媛. 天津科技. 2017(02)
硕士论文
[1]基于物联网平台的紫外可见分光光度计自动测量系统研究[D]. 晏健荣.东华大学 2017
[2]Android系统的微型近红外光谱仪开发及在食品质量检测中的应用[D]. 陈通.江苏大学 2016
[3]近红外微型光谱仪关键技术研究[D]. 谢淼.电子科技大学 2016
[4]半球谐振子抛光机床结构性能分析与静动态特性优化[D]. 于霖.哈尔滨工业大学 2013
[5]太阳能电池性能参数测试系统的试验研究[D]. 屠佳佳.中国计量学院 2013
[6]基于嵌入式Linux系统的可见分光光度计的软件系统开发[D]. 胡庆新.重庆大学 2010
[7]基于ARM的便携式光伏阵列测试仪的研究[D]. 方玮.合肥工业大学 2008
本文编号：3269223
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