银杉蓄电池DETA蓄电池的产品特性

发布时间：2025-11-19 13:25:54 点击：次

电池特性篇1

光电池根本特性有以下几种。

a) 光谱特性光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。光谱呼应峰值所对应的入射光波长是不同的, 硅光电池可以在很宽的波长规模内得到运用;b) 光照特性:光电池在不同光照度下, 其光电流和光生电动势是不同的, 它们之间的联系便是光照特性。短路电流在很大规模内与光照强度呈线性联系, 开路电压与光照度的联系是非线性的, 而且当照度在2 000 lx时就趋于饱和了。因而应把它当作电流源的办法来运用, 不宜用作电压源;c) 温度特性光电池的温度特性是描绘光电池的开路电压和短路电流随温度改动的状况。因为它联系到运用光电池的仪器或设备的温度漂移, 影响到丈量精度或操控精度等重要方针, 因而温度特性是光电池的重要特性之一。开路电压随温度升高而下降的速度较快, 而短路电流随温度升高而缓慢添加。

硅光电池特性测验试验报告篇2

系别：电子信息工程系班级：光电 08305 班组长：祝李组员：贺义贵、何江武、占志武试验时间：2010 年 4 月 2 日指导老师：王凌波

2010.4.6

一、试验意图二、试验内容

三、试验仪器

四、试验原理

五、留意事项

六、试验进程

七、试验数据及剖析

八、总结

一、试验意图

1、学习把握硅光电池的作业原理

2、学习把握硅光电池的根本特性

3、把握硅光电池根本特性测验办法

4、了解硅光电池的根本运用

二、试验内容

1、硅光电池短路电路测验试验

2、硅光电池开路电压测验试验

3、硅光电池光电特性测验试验

4、硅光电池伏安特性测验试验

5、硅光电池负载特性测验试验

6、硅光电池时间呼应测验试验

7、硅光电池光谱特性测验试验

规划试验 1：硅光电池光控开关电路规划试验

规划试验 2：简易光照度计规划试验

三、试验仪器

1、硅光电池综合试验仪

个

2、光通路组件

只

3、光照度计

台

4、2#迭插头对（赤色，50cm）根

5、2#迭插头对（黑色，50cm）根

6、三相电源线

根

7、试验指导书

本

8、20M 示波器

台

四、试验原理

1、硅光电池的根本结构

现在半导体光电探测器在数码摄像﹑光通讯﹑太阳电池等领域得到广泛运用，硅光电池是半导体光电探测器的一个根本单元，深刻了解硅光电池的作业原理和详细运用特功可以进一步领会半导体 PN 结原理﹑光电效应理论和光伏电池发生机理。

图 2-1 是半导体 PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当 P 型和N 型半导体材料结合时，因为 P 型材料空穴多电子少，而 N 型材料电子多空穴少，成果 P 型资猜中的空穴向 N 型材料这边分散，N 型资猜中的电子向 P 型材料这边分散，分散的成果使得结合区两侧的 P 型区呈现负电荷，N 型区带正电荷，构成一个势垒，由此而发生的内电场将阻挠分散运动的持续进行，当两者抵达平衡时，在 PN 结两侧构成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自在载流子，呈现高阻抗。当 PN 结零偏反偏正偏图 2-1.半导体 PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区

反偏时，外加电场与内电场方向共同，耗尽区在外电场效果下变宽，使势垒加强；当 PN 结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场效果下变窄，势垒削弱，使载流子分散运动持续构成电流，此即为 PN 结的单向导电性,电流方向是从 P 指向 N。

硅光电池是一个大面积的光电二极管，它被规划用于把入射到它外表的光能转化为电能，因而，可用作光电探测器和光电池，被广泛用于太空和户外便携式仪器等的动力。

光电池的根本结构如图 2-2，当半导体 PN 结处于零偏或反偏时，在它们的结合面耗尽区存在一内电场，当有光照时，入射光子将把处于介带中的束缚电子激起到导带，激宣布的电子空穴对在内电场效果下别离飘移到 N 型区和 P 型区，当在 PN 结两头加负载时就有一光生电流流过负载。流过 PN 结两头的电流可由式 1 承认

式（1）中 Is 为饱和电流，V 为 PN 结两头电压，T 为绝对温度，Ip 为发生的光电流。从式中可以看到，当光电池处于零偏时，V=0，）

（1)1(pkTeVsI e I I   (2)

i pRP I 图 2-2.光电池结构示意图

流过 PN 结的电流 I=Ip；当光电池处于反偏时（在本试验中取 V=-5V），流过 PN 结的电流 I=Ip-Is，因而，当光电池用作光电转化器时，光电池有必要处于零偏或反偏状况。光电池处于零偏或反偏状况时，发生的光电流 Ip 与输入光功率 Pi 有以下联系：

(1)短路电流

APN结电极AII(a)(b)硼分散层SiO2膜P型电极N型硅片

图 2-3 硅光电池短路电流测验

如图 2-3 所示，不同的光照的效果下，毫安表如显现不同的电流值。即为硅光电池的短路电流特性。

(2)开路电压

VPN结电极VII(a)(b)硼分散层SiO2膜P型电极N型硅片图 2-4

硅光电池开路电压测验

如图 2-4 所示，不同的光照的效果下，电压表如显现不同的电压值。即为硅光电池的开路电压特性。

(3)光照特性

光电池在不同光照度下，其光电流和光生电动势是不同的，它们

之间的联系便是光照特性，如图 2-5。

图 2-5 硅光电池的光照电流电压特性

(4)伏安特性

如图 2-6，在硅光电池输入光强度不变时，丈量当负载必定的规模内改动时，光电池的输出电压及电流随负载电阻改动联系曲线称为硅光电池的伏安特性。

VA 图 2-6 硅光电池的伏安特性测验

(5)负载特性(输出特性)

光电池作为电池运用如图 2-7 所示。在内电场效果下，入射光子因为内光电效应把处于介带中的束缚电子激起到导带，而发生光伏电压，在光电池两头加一个负载就会有电流流过，当负载很小时，电流较小而电压较大；当负载很大时，电流较大而电压较小。试验时可改0.3

0.2

0.1

光

生

电

流

0.6

0.4

0.2

0000000

短路电流

开路电压

光

生

电

压

光照度

/Lx

变负载电阻 RL 的值来测定硅光电池的负载特性。

图 2-7

硅光电池负载特性的测定

在线性丈量中，光电池一般以电流办法运用，故短路电流与光照度（光能量）呈线性联系，是光电池的重要光照特性。实践运用时都接有负载电阻 RL，输出电流 IL 随照度（光通量）的添加而非线性缓慢地添加，而且随负载 RL 的增大线性规模也越来越小。因而，在要求输出的电流与光照度呈线性联系时，负载电阻在条件答应的状况下越小越好，并限制在光照规模内运用。光电池光照与负载特性曲线如图 2-8 所示。

照度E/lx电流2.4K51010K 图 2-8 硅光电池光照与负载特性曲线

(5)光谱特性

一般光电池的光谱呼应特性标明在入射光能量坚持必定的条件下，光电池所发生短路电流与入射光波长之间的联系。一般用相对响

应标明，试验中硅光电池的呼应规模为 400~1100nm，峰值波长为800~900nm，因为试验仪器所供给的波长规模为 400~650nm，因而，试验所测出的光谱呼应曲线呈上升趋势，如图 2-9 所示硅光电池频率特性曲线。

4001200(nm)800相对呼应度1 图 2-9 硅光电池的光谱曲线

（6）时间呼应与频率呼应

试验证明，光电器材的信号的发生和消失不能跟着光强改动而立刻改动，会有必定的慵懒，这种慵懒一般用时间常数标明。即当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后，光电探测器的输出升到安稳值或下降到照射前的值所需时间称为呼应时间。为衡量其长短，常用时间常数τ的巨细来标明。当用一个辐射脉冲光电探测器，假如这个脉冲的上升和下降时间很短，如方波，则光电探测器的输出因为器材的慵懒而有延迟，把从 10%上升到 90%峰值处所需的时间称为探测器的上升时间，而把从 90%下降到 10%所需的时间称为下降时间。如图所示

0.10.91t 上t 下t(a)(b)图 2-10 上升时间和下降时间

（a）入射光脉冲方波（b）呼应时间

五、留意事项

1、当电压表和电流表显现为“1＿”是阐明超越量程，应更换为合适量程；

2、连线之前保证电源封闭。

3、试验进程中，请勿一起拨开两种或两种以上的光源开关，这样会构成试验所测验的数据不准确。

六、试验进程

1、硅光电池短路电流特性测验

试验设备原理框图如图 2-11 所示。

图 2-11 硅光电池短路电流特性测验

（1）组装好光通路组件，将照度计显现表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元 J4与光通路组件光源接口运用排演数据线相连。

（2）“光照度调理”调到最小，衔接好光照度计，直流电源调至最小，翻开照度计，此刻照度计的读数应为 0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（4）按图 2-11 所示的电路衔接电路图

（5）翻开电源顺时针调理照度调理旋钮，使照度值依次为下表中的光照度值，别离读出电流表读数，填入下表，封闭电源。

光照度（Lx）

200

300

400

500

600

光生电流（uA）

（6）上表中所测得的电流值即为硅光电池相应光照度下的短路电流。

（7）试验结束，封闭电源，撤除所有连线。

2、硅光电池开路电压特性测验

试验设备原理框图如图 2-12 所示。

图 2-12 硅光电池开路电压特性测验

（2）“光照度调理”调到最小，衔接好光照度计，直流电源调至最小，翻开照度计，此刻照度计的读数应为 0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（4）按图 2-12 所示的电路衔接电路图

（5）翻开电源顺时针调理照度调理旋钮，使照度值依次为下表中的光照度值，别离读出电压表读数，填入下表，封闭电源。

（4）将“光照度调理”旋钮逆时针调理到最小值方位后封闭电源。

光照度（Lx）

200

300

400

500

600

光生电压（mA）

（5）上表中所测得的电压值即为硅光电池相应光照度下的开路电压。

（6）试验结束，封闭电源，撤除所有连线。

3、硅光电池光照特性

依据试验 1 和 2 所调试的试验数据，作出如图 2-5 所示的硅光电池的光照电流电压特性曲线。

4、硅光电池伏安特性

试验设备原理框图如图 2-13 所示。

图 2-13 硅光电池伏安特性测验

（2）“光照度调理”调到最小，衔接好光照度计，直流电源调至最小，翻开照度计，此刻照度计的读数应为 0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（4）电压表档位调理至 2V 档，电流表档位调至 200uA 档，将“光照度调理”旋钮逆时针调理至最小值方位。

（5）按图 2-13 所示的电路衔接电路图，R 取值为 200 欧，翻开电源顺时针调理照度调理旋钮，增大光照度值至 500lx。记载下此刻的电压表和电流表的读数填入下表；

（6）封闭电源，将 R 别离换为下表中的电阻值，重复上述进程，别离记载电流表和电压表的读数，填入下表。

（7）改动光照度为 100Lx、300Lx，重复上述进程，将试验成果填入下表。

lx：

电阻

200

5.1K

7.5K

10K

15K

20K

25K

51K

200K

电流

电压

电阻

200

5.1K

7.5K

10K

15K

20K

25K

51K

200K

电流

电压

（8）依据上述试验数据，在同一坐标轴中作出三种不同条件下的伏安特性曲线，并进行剖析。

（9）试验结束，封闭电源，撤除所有连线。

5.硅光电池负载特性测验试验

（2）“光照度调理”调到最小，衔接好光照度计，直流电源调至最小，翻开照度计，此刻照度计的读数应为 0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（4）电压表档位调理至 2V 档，电流表档位调至 200uA 档，将“光照度调理”旋钮逆时针调理至最小值方位。

（5）按图 2-13 所示的电路衔接电路图，R 取值为 2K 欧。

（6）翻开电源，顺时针调理“光照度调理”旋钮，逐步增大光照度至 0Lx，100Lx，200Lx，300Lx，400Lx，500Lx，600lx 别离记载电流表和电压表读数，填入下表

光照度（lx）

200

300

400

500

600

电流

（μA）

电压（mV）

（7）封闭电源，将 R 别离换为 510，1K，5.1K，10K 重复上述进程，别离记载电流表和电压表的读数，填入下表。

R=510 欧

光照度（lx）

200

300

400

500

600

电流（μA）

电压（mV）

R=1K

光照度（lx）

200

300

400

500

600

电流（μA）

电压（mV）

R=5.1K

光照度（lx）

200

300

400

500

600

电流（μA）

电压（mV）

R=10K

光照度（lx）

200

300

400

500

600

电流（μA）

电压（mV）

（7）依据上述试验所测验的数据，在同一坐标轴上描绘出硅光电池的负载特性曲线,并进行剖析。

6、硅光电池光谱特性测验

当不同波长的入射光照到光电二极管上，光电二极管就有不同的灵敏度。本试验仪选用高亮度 LED（白、红、橙、黄、绿、蓝、紫）作为光源，发生 400～630nm 离散光谱。

光谱呼应度是光电探测器对单色入射辐射的呼应才能。界说为在波长 的单位入射功率的照射下，光电探测器输出的信号电压或电流信号。即为)()()(PVv 或)()()(PIi  式中，)( P为波长为  时的入射光功率；)( V为光电探测器在入射光功率)( P效果下的输出信号电压；)( I则为输出用电流标明的输出信号电流。

本试验所选用的办法是基准探测器法，在相同光功率的辐射下，则有)()( ffUUK  

式中，fU为基准探测器显现的电压值，K 为基准电压的放大倍数，)(f为基准探测器的呼应度。取在测验进程中,fU取相同值,则试验所测测验的呼应度巨细由)()( fU  的巨细承认.下图为基准探测器的光谱呼应曲线。

00.20.40.60.811.20 200 400 600 800 1000 1200 1400 图 2-14

基准探测器的光谱呼应曲线

（2）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态特性”，将拨位开关 S1，S2，S4，S3，S5，S6，S7 均拨下。

（3）将直流电源 2 正负极直接与电压表相连，翻开电源，调理电源电位器至电压表为 10V，封闭电源。

（4）按如图 2-12 衔接电路图.（5）翻开电源，缓慢调理光照度调理电位器到最大，依次将 S2，S3，S4，S5，S6，S7 拨上后拨下，记下照度计读数最小时照度计的读数 E作为参阅。

（留意：请不要一起将两个拨位开关拨上）

（6）S2 拨上，缓慢调理电位器直到照度计显现为 E，将电压表测验所得的数据填入下表，再将 S2 拨下；

（7）重复操作进程（6），别离测验出橙，黄，绿，蓝，紫在光照度E 下电压表的读数，填入下表。

（8）依据所测验得到的数据，做出硅光电池的光谱特性曲线。

7、硅光电池时间呼应特性测验

（2）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“脉冲”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（3）按图 2-13 所示的电路衔接电路图，负载 RL 挑选 RL=2K 欧。

波长（nm）

红（630）

橙（605）

黄(585)

绿（520）

蓝（460）

紫（400）

基准呼应度

0.65

0.61

0.56

0.42

0.25

0.06

电压（mV）

呼应度

（4）示波器的测验点应为光电三极管的电阻两头，为了测验便利，可把示波器的测验点运用迭插头对引至信号测验区的 TP1 和 TP2；

图 2-13

（5）翻开电源，白光对应的发光二极管亮，其余的发光二极管不亮。用示波器的第一通道与接 TP 和 GND（即为输入的脉冲光信号），用示波器的第二通道接 TP2。

（6）调查示波器两个通道信号，缓慢调理直流电源电位器直到示波器上调查到信号明晰停止，并作出试验记载（描绘出两个通道波形）。

（7）缓慢调理脉冲宽度调理，增大输入脉冲的脉冲信号的宽度，调查示波器两个通道信号的改动，并作出试验记载（描绘出两个通道的波形）并进行剖析。

（8）试验结束，封闭电源，撤除导线。

七、试验数据及剖析

1、硅光电池短路电流特性测验数据

光照度（Lx）

200

300

400

500

600

光生电流（uA）

0.1 1

16.9 9

33.5 5

50.1 1

66.8 8

83.4 4

100.1

2、硅光电池开路电压特性测验数据

3、硅光电池光照电流电压特性曲线

硅光电池的光照电流电压特性***0 100 200 300 400 500 600光照度/LX光生电流/uA050100***0350400450光生电压/mV

光照度（Lx）

200

300

400

500

600

光生电压（mA）

263 3

289 9

302 2

312 2

319 9

344 4

368 8

382 2

391 1

398 8

404 4

开路电压短路电流

4、硅光电池伏安特性测验数据

lx：

300lx：

500 lx：

电阻

200

7.5K

10K

20K

50K

200K

电流（uA）

17.1

17.0

14.1

6.5

1.7

电压(mV)

20.6

51.6

104.3

148.4

187.1

270

310

320

电阻

200

7.5K

10K

20K

50K

200K

电流（uA）

50.9

50.8

47.9

38.6

31.9

17.4

7.3

1.9

电压(mV)

61.4

153.7

260

310

320

3 36

340

350

电阻

200

7.5K

10K

20K

50K

200K

电流（uA）

84.8

83.9

57.9

42.6

34.4

18.4

7.6

1.9

硅光电池伏安特牲050100***03504004505000 20 40 60 80 100电流（uA）电压（mV）100LX300LX500LX

5、硅光电池负载特性测验数据

R=510 欧

光照度（lx）

200

300

400

500

600

电流（μA）

0.1

16.7

33.2

66.6

83.2

99.8

电压（mV）

0 0

25.5

50.8

127

152

R=1K

光照度 0

200

300

400

500

600

电压(mV)

102.2

220

320

340

360

420 0

430 0

（lx）

电流（μA）

0.1

16.7

33.2

49.9

66.5

82.9

99.2

电压（mV）

0 0

33.3

66.3

132

165

197

R=5.1K

光照度（lx）

200

300

400

500

600

电流（μA）

0.1

16.6

32.7

45.9

56.8

59.2

电压（mV）

1.0

101.1 1

198..3 3

278

321

344

359

R=10K

光照度（lx）

200

300

400

500

600

电流（μA）

0.1

16.3

27.0

30.7

32.5

33.6

34.4

电压（mV）

2.1

181.9 9

301

341

361

373

382

硅光电池负载特性曲线050100***03504004500 20 40 60 80 100 120电流（uA）电压（mV）510Ω1K10K5.1K

6、硅光电池光谱特性测验数据

八、总结语

波长（nm）

红（630）

橙（605）

黄(585)

绿（520）

蓝（460）

紫（400）

基准呼应度

0.65

0.61

0.56

0.42

0.25

0.06

电压（mV）3 13

296

291

298

303

电池特性篇3

摘要：经过多年对2V通讯阀控密封铅酸蓄电池进行核对性放电，结合阀控蓄电池日常保护作业中积累的经验和数据，介绍如何经过科学的电池充放电办法下降蓄电池劣化趋势进步电池运用寿数改善通讯蓄电池容量特性。

要害词：蓄电池；核对性放电；下降；劣化趋势

0.引言

通讯蓄电池作为电力通讯体系中的直流体系向外供电的仅有设备，其功能的好坏直接联系到电力体系和厂站通讯体系的安全和牢靠。可是因为运转保护不妥，经常会导致蓄电池组中单个蓄电池的前期失效，然后严重影响整个电池组的放电容量，严重者会导致整个供电体系的崩溃。因而有必要加强对通讯蓄电池的保护和保养进步蓄电池的运用寿数和功率使其处于良好的运转状况。

1.阀控式铅酸蓄电池自放电的原因

电池的自放电是指发生存储期间容量下降的现象，电池开路时因为自放电使电池容量丢失。自放电一般首要在负极，因为负极活性物质为较活泼的海绵状铅电极，在电解液中其电势比氢低，可发生置换反响。电极中如存在着析氢过电位低的金属杂质，这些杂质和负极活性物质能构成腐蚀微电池，成果负极金属自溶解，并伴有氢气分出，然后电池容量削减。正级的自放电是因为在放置期间，正极活性物质发生分化，构成硫酸铅并伴跟着氧气分出，在电极的上端和下端，以及电极的孔隙和电极的外表处酸的浓度不同，因而电极内外和上下构成了浓差电池。处在较稀硫酸区域的二氧化铅为负极，氧化进程分出氧气；处在较浓硫酸区域的二氧化铅为正极，进行复原进程，二氧化铅复原为硫酸铅。这种浓差电池在充电终了的正极和放电终了的正极都可构成，因而都有氧分出。可是在电解液浓度趋于均匀后，浓差消失，由此引起的自放电也就停止了。

2.弥补自放电能量丢失的办法

为了及时弥补因自放电引起的能量丢失就有必要对蓄电池进行充电。在正常条件下，铅蓄电池在放电时构成硫酸铅结晶，在充电时较容易地复原为铅。假如电池的运用和保护不妥，如经常处于充电不足或过放电，负极就会逐步构成一种粗大坚固的硫酸铅，它几乎不溶解，用惯例办法充电很难使它转化为活性物质，然后削减了电池容量，乃至构成蓄电池寿数终止，该现象称为极板的不行逆硫酸盐化。为了防止负极发生不行逆硫酸盐化和抵制自放电导致容量削减，有必要及时对蓄电池进行充电。

3、科学地进行蓄电池的日常保护

3.1 两种蓄电池端电压丈量的办法

蓄电池端电压丈量是为了判别蓄电池的功能一般经过两个办法进行（执行标准是信息产业部发布的《通讯用阀控式密封铅酸蓄电池》（YD/T799-2002）

第一种办法是蓄电池组在浮充状况下丈量各单体电池的端电压，要求最大节电压与最小节电压不得超越90 mV（较低标准）或许核算整组电池的平均值，然后对每支电池的端电压与平均值进行比较两者之差不大于50mV（高标准），假如发现偏差大于50mV则需求进行充放电试验以进步蓄电池的功能。

第二种办法是开路电压法，便是将蓄电池与高频开关电源断开静置1个小时后丈量各节电压，要求最大节电压与最小节电压不得超越20 mV。

3.2 日常保护中发现的问题及整改办法

对三河发电公司通讯用蓄电池多年丈量成果发现，核对性放电前后蓄电池浮充电节电压有显着的改善，一起有利于改善蓄电池的功能，可是發现核对性放电前节电压与组平均电压最大差值为120 mV，而放电后差值削减为90 mV，但单个数据不能满意平均值比较办法中要求的差值不大于50 mV的较高标准，这是因为丈量人员丈量办法、运用的表计以及丈量时体系与直流母线并排运转有关，受高频开关电源浮充电流影响测时数据不安稳将构成端电压数据不能真实反映蓄电池的功能优劣，因而自2012年按网调要求开始运用开路电压法丈量蓄电池端电压。这种办法可以科学的反映蓄电池的特性。

4密封蓄电池的核对性放电

4.1核对性放电

核对性放电一般有两种办法第一是以实践负荷做核对性容量放电，放出额外容量的30-40%；第二是以10小时率做核对性容量放电，放电深度为100%。现在电力体系通讯用蓄电池均备有两组并排运转，因而一般建议断开高频开关电源由独自的充放电设备进行放电。

4.2 标示电池的挑选

蓄电池的容量多少取决于整组蓄电池中容量较小的一只单体电池，也便是以电池组中最先抵达放电终止电压的那一只为基准，在进行日常保护和核对性放电时应该侧重对其间容量小的蓄电池进行监测，选定的这个容量最小的电池便是标示电池。

标示电池选出后并不必定是固定不变的，过必定时间后应重新承认，假如在接连三次放电循环中一只电池一向是最低的，这可判别其为落后电池，对整组电池进行均衡充电可以改善落后电池功能，状况严重的在条件答应的状况下则需求对其进行活化。

4.3 弥弥补电改善蓄电池功能

当发现电池组中存在落后电池时应对整组蓄电池进行均衡充电，均充作业按规矩电压2.35V/节均充一次，时间为12小时或24小时。核对性放电试验后发现存在这种状况应首要进行放电再进行放电后的弥补电，重复进行可有用改善电池功能。充电时可选用恒流恒压的弥弥补电办法。即将充电电流限制在0.20C10以下（一般用0.1 C10～0.2C10充电），待电池端电压上升到2.30—2.35V/单体时，在充电电流降到0.1 I10或充电超越10h 后转为浮充。

4.4 经过核对性放电改善容量特性的办法

在接连多年的蓄电池核对性放电进程中发现A组蓄电池组2中第3、11、22节电池节电压；A组蓄电池组1第1、19节电压一向较组中其它节电压低近150 mV之多，而且在整个放电进程中放电至5小时后，电池节电压下降有显着的加速趋势，整个电池组容量受该电池影响下降，我们日常充放电作业的要点便是及时发现这些落后电池，针对这些电池进行活化操作，经过整组电池的核对性放电或许独自对这一节电池进行重复充放电。

为了防止其进一步劣化，2012年10月通讯专业对该电池组进行了接连3次的均衡充电，对单节电池进行了活化操作，及时有用的缓解了上述电池的劣化趋势，有用地进步了蓄电池的运用寿数。

5蓄电池浮充电压的设置

阀控铅酸蓄电池在电力体系的广泛选用的是浮充运转，浮充运转是在运用中将蓄电池组和整流器设备并接在负载回路作为支持负载作业的仅有后备电源，电池组平常并不放电，负载的电流悉数由整流器供给。只要当市电中止或整流器发生故障时，蓄电池组才担负对负载独自供电使命，这种作业办法可以起滑润滤波效果这是因为蓄电池对低频谐波电压呈现极小电阻，对纹波电压有显着的旁路效果，然后保证了负载设备对电压的要求。

浮充电压的挑选，国外一般挑选稍高的浮充电压，规模可达2.25—2.33V，国内稍低2.23—2.27V。因为浮充电压与环境温度有密切联系，一般浮充电压是指环境25℃而言，所以当环境温度改动时，需按温度系数补偿，调整浮充电压。不同厂家电池的温度补偿系数不相同，在设置开关电源浮充参数时，应依据阐明书上的规矩设置温度补偿系数，一般电池的温度补偿系数为±3.5mV/C。

参阅文献：

[1]候振义、夏峥，通讯电源站原理及规划，人民邮电出版社，2002年版。

[2]华北电网通讯专业办理制度汇编-华北通讯电源保护办理办法，1997。

[3]贾继伟、蔡仁冶，通讯电源的科学办理与会集监控，人民邮电出版社，2004年8月

磷酸铁锂电池的电气特性建模篇4

蓄电池的荷电状况 (SOC) 及端电压是蓄电池的内部状况与外部电气特性, 两者之间的定量联系可以为蓄电池体系的安全运转及其工程运用供给必定的依据[1]。

文中经过某储能电站的运转数据, 选用电化学模型打开对单体磷酸铁锂电池的建模, 一起运用必定巨细的脉冲电流作为输入对模型进行仿真, 验证模型的牢靠性。

2 影响锂电池SOC的要素

2.1 温度要素

温度越高电池放出容量越多, 但长时间作业在高温环境下会使电极材料老化, 寿数缩短。图1为文献[2]中的锂电池在不同温度下的放电曲线。

从图中可以看出, 假如假设23℃时放出满容量, 则低温时放电容量变小, 高温时放电容量变大。这阐明锂电池SOC要遭到温度影响的。

2.2 放电倍率要素

锂电池在不同放电电流下放电时, 放出的容量不同。如图2所示。

图2是某公司供给的锂电池不同放电倍率下的放电试验曲线图。可以看出小倍率 (小电流) 放电下, 锂电池放出容量要多于大倍率放电时的放出容量, 所以锂电池的SOC受放电倍率影响的要素不能疏忽。

2.3 电池寿数和自放电要素

图3为某公司供给的锂电池寿数试验图, 图4为文献[3]供给的锂电池寄存30天的自放电特性图。

由图3可以看出, 锂电池长时间运用后可用的总容量会削减, 这会给电池SOC的预算带来初始差错。由图4可以看出, 锂电池自身存在放电现象, 一起也给电池SOC的预算带来了困难。由此可见, 电池循环寿数和自放电要素也会影响电池容量。

3 锂电池建模

研讨和树立电池模型的意图是为了找出电池外部电气特性 (电压等) 和内部状况 (剩下容量等) 的定量联系, 树立数学模型, 然后依据电池的电压等外部变量核算出电池的荷电状况 (SOC) 等内部状况。要准确预算磷酸铁锂电池的荷电状况, 有必要树立良好的电池模型, 可以较好地体现电池的动静态特性, 一起易于工程完结。

开路电压 (OCV) 是蓄电池剩下容量的函数, 也是校正SOC的重要依据之一, OCV与SOC的联系曲线需求经过试验来测取。本文运用类似于文献[4]中介绍的快速法来承认电池OCV与SOC之间的联系曲线。这种办法的原理是用恒流电流做单体电池充放电试验, 每隔30秒采集一次数据, 然后用MATLAB对这些数据点进行曲线拟合。

以50A安稳电流对电池充电, 原始数据曲线如图5所示。

图5中所指的Δsoc是指电池剩下容量的改动量, 并不是荷电状况这一标准界说, 试验时得到的数据自身便是电池充进了多少容量, 所以为了便于记载故选用Δsoc这种办法。而在下面曲线拟合中经过了归一化处理, 使这些试验数据变为了SOC的标准界说荷电状况, 进行OCV与SOC的曲线拟合。经过调查图中原始数据曲线可以反映出来蓄电池的Δsoc和电流的线性联系, Δsoc是电流和时间的积分函数, 一起在电压改动曲线图中也可以看出锂电池有很好的充电渠道。

图6是运用MATLAB对这些恒流充电时的试验数据进行拟合得到的OCV与SOC联系曲线。

在求取进程中, 运用MATLAB中的多项式拟合函数polyfit对这些点进行曲线拟合, 得到了OCV与SOC之间的联系函数如下:电压随时间改动的曲线

(1)

这样就得到了电池模型中的要害方程式, 方程式 (1) 阐明晰电池开路电压是电池容量的函数。当电池在恒流充电办法下, 测出电池电压便可以经过联系式 (1) 找到此刻该电池的SOC, 便可以知道该电池现有的容量。

在实践电站中, 蓄电池作为电源是给负载供电的, 所以蓄电池的端电压和充放电电流联系式是最重要的。本文运用文献[5]中得到的蓄电池SOC和端电压的表达式, 依据该磷酸铁锂电池的特性参数对表达式进行了参数调整及更改, 整合出该电池SOC和端电压V的表达式别离为:

(2)

(3)

为了验证该模型用于磷酸铁锂电池时的动态功能, 联立 (1) 、 (2) 和 (3) 三个式子对模型进行Simulink仿真, 即可以认为端电压是模型的输出, 电流是输入。下面别离以占空比为50%的20A脉冲电流作为输入对模型进行仿真, 得到的荷电状况SOC的波形和其对应的端电压值如图7和图8所示。

由图7和图8可以看出, 当以占空比为50%的20A脉冲电流对电池放电时, 其荷电状况从充满电时的1一向削减。端电压曲线中曲线的上包络线是指脉冲电流为零时的电池端电压, 即便是蓄电池的开路电压, 其走势和试验所得的开路电压相同;下包络线是脉冲电流不为零时的电池端电压, 在3.5V与3.25V间呈下降趋势, 且有一段的放电渠道, 符合磷酸铁锂电池的放电电压改动趋势。

4 定论

剖析了影响电池SOC的几种要素, 挑选文献[5]中提出的电化学模型并选用某储能电站运转数据对单体磷酸铁锂电池建模仿真, 给出了磷酸铁锂电池端电压和SOC的数学表达式, 并经过选用和原始数据不同的脉冲电流验证了磷酸铁锂电池电气特性模型的牢靠性。

参阅文献

[1]吴红斌, 孙辉.蓄电池荷电状况猜测的改善新算法[J].电子丈量与仪器学报, 24 (11) , 2010.

[2]方佩敏, 新式磷酸铁锂动力电池[J].今日电子, 2007, (9) :95-98.

[3]陈全世, 林成涛.电动汽车用电池功能模型研讨综述[J].汽车技能, 2005, (3) :1-5.

[4]Suleiman Abu-Sharkh, Dennis Doer-ffel.Rapid test and non-linear model characterisati-on of solid-state lithium-ion batteries[J], Jour-nal of PowerSources, 2004, (130) :266-274.

电池特性篇5

在全球动力紧缺的时代背景下,为了充分发挥太阳能这一清洁动力的积极效果,光伏发电以及光热发电体系就应运而生,并在我国的科技开展进程中起着要害性效果。可是现在运用较为遍及的最大功率点盯梢太阳能操控器,也便是常说的MPPT操控器,是以太阳能电池的稳态特性以及稳态模型为依据,来进行参数规划以及操控战略规划的。因而,为了进一步进步光伏发电体系的安稳性以及安全性,就有必要要对太阳能电池的动态特性以及动态模型进行研讨探求,然后为往后太阳能的合理运用供给参阅依据。

1 太阳能电池的内涵

太阳能电池最早呈现在上世纪五十年代的美国,并从此开启了它的新纪元。而太阳能电池的开展进程中,衍生出许多不同类别,相应的转化频率也得到了显着进步。现在,我国太阳能电池依照材料可以分为以下三大类,即硅材料半导体、有机半导体以及多元化合物半导体。详细如表1所示。

2 太阳能电池的动态模型

经过有关专家学者的长期研讨标明,太阳能电池光电流减去暗电流就可以得到它的输出电流。而在对基尔霍夫电流定理研讨之后可以发现,太阳能电池动态模型的最佳状况应该为等效结电容、光生电流源以及抱负二极管的并联电路。假如考虑引线的寄生电感以及寄生电阻,就可以得到实践的太阳能电池动态模型。详细如图1所示。其间,RD为二极管的小信号动态电阻,CD等效结电容。

3 太阳能电池的动态特性

3.1 太阳能电池特性剖析

(1)太阳电池等效电路的最佳状况。太阳能电池中的电流,首要由相反方向的光电流以及暗电流叠加而成,为了便于对太阳能电池的伏安特性进行表述,一般会把光生电流的方向来当作电流的正方向。太阳能电池光照下的伏安特性曲线,会在输出电压较小时,让电流根本处于安稳状况;在输出电压逐步添加的一起,暗电流也会随之添加;当电池抵达开路电压时,暗电流就可以完全抵消光电流。太阳能电池的中心是PN结,由此可见,太阳能电池等效电路的最佳状况应该是安稳的恒流源以及单向导通的二极管并排。

(2)寄生电阻对太阳能电池的影响。现实日子中的太阳能电池,它的部分能量会在电池边缘的漏电源以及各种电阻上耗散,其效果可以等效为太阳能电池自身串联电阻以及分流电阻。其间,串联电阻的构成部件有以下几种,即引线、前外表、背外表的触摸电阻,基区与发射区的电阻及材料电阻等;而分流电阻则会在太阳能电池的制备阶段发生,在这一进程中会呈现微裂缝以及划痕等缺点,并在这些部位发生金属电桥漏电短路等现象,这正是诱发分流电阻的首要原因。

3.2 在光照发生改动时太阳能电池的光电流

当太阳光照发生改动时,过剩载流子会在漂移、分散以及复合等进程中会受光照影响,而让它自身的分布状况发生改动。想要得出瞬态进程中的过剩载流子含量或许浓度,可以经过以下公式核算得出:

3.3 温度对太阳能电池暗电流的影响

关于太阳能电池而言,它的暗电流首要来源于以下两个方面:第一,来自不行防止的辐射复合;第二,在太阳能电池的制作以及电池材料自身呈现问题而发生的暗电流。这些杂质或许缺点会构成很多的复合中心,并会丢失光生载流子。温度想要对太阳能电池构成影响,只要经过暗电流才能有用。在常温下,复合中心的温度越高,则对转化功率的影响就越大,而在复合中心温度渐渐下降的一起,这种影响也会逐步衰退。这是因为在低温环境下,电子的热速度也会渐渐下降,这就使得复合中心可以俘获载流子的概率也会随之削减。

4 结束语

综上所述,太阳能作为一种可再生的清洁动力,它的研讨运用是现阶段所有业内人士需求花费很多时间以及精力去完结的使命。而研讨太阳能电池的动态模型以及动态特性,可以在很大程度上进步光伏发电以及光热发电体系的运用功率。因而,相关企业或许人员必定要对这一问题加以重视,然后为未来我国太阳能电池作业的可持续开展供给保证。

参阅文献

[1]薛继元,冯文林,赵芬,等.太阳能电池板的输出特性与实践运用研讨[J].红外与激光工程,2015(1):176-181.

[2]张天慧,朴玲钰,赵谡玲,等.有机太阳能电池材料研讨新进展[J].有机化学,2011,31(2):260-272.

电池特性篇6

传统办法依据电化学、流体动力学、热力学等原理来对燃料电池的杂乱非线性动态特性进行建模。前期的研讨会集于树立用Nernst公式、气体传达公式等来描绘物理改动的安稳状况模型。近期研讨更多会集在对动态子体系进行建模[1],经过一阶体系来办理空气压缩、惯性传导和能量守恒;进一步的研讨包括结合静态和动态特性、树立时域空域模型等。这些研讨的共同特点是对动态模型进行建模,可是无法表征燃料电池的非线性特性和体系呼应。事实上,燃料电池内部的非线性特性及时变特性难以用体系辨识和操控的传统办法来描绘,而含糊操控办法可改善传统模型的局限性。

1 燃料电池原理

燃料电池的根本原理如图1所示。电池含有阴阳两个电极,别离充满电解液,两个电极间为具有渗透性的薄膜。氢气由燃料电池的阳极进入,氧气(或空气)由阴极进入燃料电池。经由催化剂使得阳极的氢原子分化,其间质子被氧“招引”到薄膜的另一边,电子则经由外电路构成电流后抵达阴极。在阴极催化剂效果下,氢质子、氧及电子发生反响构成水分子。聚合物电解质膜(polymer electrolyte membrane)技能具有规划紧凑、重量轻、可在低温下操作和快速发动等特点,所运用的固体聚合物更具有便于构造和快速负载呼应的特性。

传统研讨选用Nernst公式、阳极阴极气体传达和动力学等对燃料电池进行操控战略的建模。从体系视点看,氢气和氧气以可调整的流速办法做为输入变量输入体系,燃料电池的电压和电流做为输出变量。如图2所示。

2 燃料电池体系辨识模型

2.1 模型辨识的模型

模型辨识的进程一般为:先选取适当的模型办法,再承认模型的阶,最终估量模型的参数。依据燃料电池的特性,选用ARX模型[2],它可直接运用所测的输入输出数据,反映方针的动态进程,还能便利地用于操控体系中。

ARX模型为:

其间,P(k)代表输出序列,Q(k)代表输入序列。

k=1,2…纯滞后拍数。

为了保证燃料电池的安全性,防止谐波引起数据过大而溢出,选用比如伪随机二进制序列做为体系激励信号。

2.2 递推最小二乘法辨识

依据模型类型和结构以及挑选出来的输入输出数据,选用递推最小二乘法辨识模型参数。递归最小二乘法可运用曩昔的输入输出信号对体系进行猜测,一起不断更新体系辨识参数。因为燃料电池具有非线性特性,递推最小二乘法可盯梢其特性改动。其间w(k)为估量差错,在第k步之后对数据进行更新,新的输出信号和参数核算如下:

其间K(n)为估量的增益,标明参数估量的相关信息。P(n)为协方差矩阵,标明估量值和实践值之间的差异,P(0)为初始化值。λ为忘记因子,介于0和1之间。

2.3 递推最小二乘仿真成果

假设输入流为氢气流速和氧气流速,输出为电池的电流和电压,选用递推最小二乘法来取得体系传递函数的参数。图3为选用二阶的递推最小二乘法得到的输出功率呼应。图中两条线别离标明原始传递函数输出的功率呼应和选用二阶的递推最小二乘法输出的功率呼应。从图中可知递推最小二乘法可较好地反映体系特性。

3 燃料电池的含糊操控体系

3.1 含糊操控体系原理

含糊逻辑操控(Fuzzy Logic Control)简称含糊操控(Fuzzy Control),是以含糊调集论、含糊语言变量和含糊逻辑推理为根底的一种核算机数字操控技能。它直接选用语言型操控规矩,出发点是现场操作人员的操控经验或相关专家的知识,在规划中不需求树立被控方针的准确数学模型,因而使得操控机理和战略易于接受与了解,规划简略,便于运用。典型的含糊操控体系如图4所示[3]。

因为含糊操控可以很好地表征非线性体系,因而在燃料电池操控体系中被用来描绘非线性特性。

3.2 本文选用的含糊操控规矩

燃料电池的动态操控是一个非线性操控问题。可以选用试验数据来操控其电压输出,依据这些输入、输出数据对调集规划一个含糊体系。含糊体系选用的算法便是查表法。

该体系的规划方针是规划一个对任何输入都对应着一个输出的操控器。V和VC代表加载时需求的输入电压和当前设置点的电压,Δu标明流操控的输出规模。其间V∈[-5,5],VC∈[-5,5],Δu∈[-2,2]。在V∈[-5,5]上界说5个含糊集,在VC∈[-5,5]上界说7个含糊集,在Δu∈[-2,2]上界说5个含糊集,如公式(9)和(10)所示。

它们的隶属函数的图形见图5(a)和图5(b),其间S3、S2、S1、CE、B1、B2、B3别离代表负极值、负中值、负小值、零值、正小值、正中值和正极值。表1则为含糊操控器的规矩库,逆含糊操控选用离散质心算法来核算。

4 仿真试验

如图6所示为选用不同的操控办法对燃料电池进行操控器规划的仿真成果。图中横轴标明时间,纵轴标明输出功率,两条曲线别离代表典型PID操控的呼应曲线和含糊操控的呼应曲线。从图中可知,含糊操控器的呼应相对PID的呼应愈加快速,而且更早抵达安稳状况。

从试验可知,含糊操控器可以操控跃变进程并使得功率泄漏较小;在大型燃料电池组中含糊操控算法体现更优;负载需求添加时含糊操控的办法可以下降内部的颤动。

进一步的作业会将该含糊操控战略扩展为在线的办法,经过调整时变处理算法来更好地盯梢燃料电池的特性并得到更大的增益。

参阅文献

[1]PUKRUSHPAR J T,STEFANNOPOULOU A G,PENG H. Control of fuel cell breathing.IEEE Control Systems Magazine, 2004,24(2):30-46.

[2]PATHAPATI P R,XUE X,TANG J.A new dynamic model for predicting tranient phenomena in a PEM fuel cell system. Renewable Energy,2005,30(1):1-22.

电池特性篇7

自1883年第一块硒半导体太阳能电池成功制备以来,经过一个多世纪的开展,太阳能电池的种类繁多,现在比较成熟的是硅太阳能电池,可是硅太阳能电池的外表遍及具有较高的反射率,导致将近20%的太阳光不能被有用运用[1,2],因而在硅太阳能电池的外表需求探求特别的微结构下降反射率来进步光吸收功率[3,4]。

近年来,SiNWs减反遭到广泛的关注,Yung-Jr Hung等人[5]在硅外表成功制备了规矩有序的SiN-Ws阵列,其外表反射功能大大优于惯例的减反射薄膜,能很好地增强硅外表的陷光才能。因而,在硅外表取得特别的微结构,是在较宽的光谱规模内取得较低的反射率进步硅太阳能电池光吸收才能的一种卓有成效的途径[6]。

文章首要对SiNWs阵列的光吸收功率进行了模仿和优化核算,得到了光吸收功率最高时所对应的SiNWs阵列的描摹参数。然后,用MACE办法[7,8,9]在单晶硅外表成功制备了SiNWs阵列,并用紫外/可见/近红外分光光度计测验了其反射率R(假设吸收率A=1-R),并对试验成果进行了剖析。标明SiNWs阵列具有优异的减反射增强吸收功能,在硅外表制备这种具有特别描摹的微结构不仅能下降太阳能电池的制形本钱,一起还能大幅下降晶体硅外表的光反射增强光吸收,进步电池的光电转化功率。

1 SiNWs阵列的光吸收功率核算与优化

1.1 SiNWs阵列的吸收率核算

SiNWs阵列吸收率的模仿核算办法选用FDTD办法[10,11,12],其模仿核算模型如图1所示,其特征参数为晶格常数(周期)P,长度H,直径D,填充比D/P。

设定入射光波长规模为300~1100nm。假定P=250nm、D/P=0.6,模仿核算了H=0.5~4μm时SiNWs阵列的吸收光谱,详细核算成果如图2所示。成果标明,SiNWs阵列相比于平面硅薄膜,其吸收率在短波段和长波段内都会得到显着进步,可是关于长度较短的SiNWs阵列来说,其吸收率在500~800nm波长规模内会不及平面硅薄膜;跟着SiNWs长度的添加,吸收率也会逐步添加,在500~800nm光波段内逐步挨近平面硅薄膜的吸收率,乃至还会反超。一起仅关于不同长度SiNWs来说,其吸收率在450nm左右会抵达一个低谷,在500nm左右、910nm左右会抵达一个高峰。

图1 SiNWs阵列吸收率模仿核算模型(a)阵列示意图;(b)单根硅纳米线俯视图,图中纳米线长度为H,周期为P,直径为DFig.1(a)Schematic of SiNWs arrays;(b)top view of single silicon nanowire,H is the length of nanowires,Pfor cycle,Dfor diameter

在影响硅纳米线光学功能的要素中,D/P也是一个重要影响要素。对不同的D/P的SiNWs阵列的光学功能进行了模仿核算。假定H=4.0μm、P=600nm,核算成果如图3所示。成果标明,在短波段规模内跟着D/P的添加SiNWs阵列的吸收率会逐步下降,其吸收峰会呈现红移而且峰值逐步下降;而在长波段规模内,跟着D/P的添加SiNWs阵列的吸收率会呈先添加后下降的趋势。

1.2 SiNWs阵列的光吸收功率核算

为量化研讨SiNWs阵列的光吸收功能,依据SiNWs阵列吸收率的核算成果,结合太阳辐射光谱(ASTM AM1.5,图4所示)并运用Taguchi办法[12,13,14]核算出光吸收功率(η)[15]。

依据吸收光谱成果可以核算出相应的光吸收功率,如图5所示。图5(a、b)别离为不同H、不同D/P下的SiNWs阵列的光吸收功率。经过拟合后标明,SiNWs阵列的光吸收率跟着纳米线的长度H的添加而逐步添加;而关于不同D/P的SiNWs阵列,其光吸收功率是跟着D/P的添加而先添加后下降。

1.3 SiNWs阵列的参数优化

为了取得最佳光吸收功率,进一步优化SiNWs阵列的结构参数,设定SiNWs长度H=4.0μm、P=300~800nm、D/P=0.3~0.8,首要运用FDTD办法对SiNWs阵列的吸收光谱进行了模仿核算,然后运用Taguchi办法核算了相对应SiNWs阵列的光吸收功率η,成果如图6所示。

成果标明,SiNWs阵列的光吸收功率η跟着填充比的添加而呈先添加后下降的趋势,当D/P小于0.7的时分,跟着D/P的添加,纳米线的光吸收功率在逐步添加;当D/P超越0.7后,跟着D/P的添加,纳米线的光吸收功率会逐步下降;当周期P=600nm、D/P=0.7的时分,光吸收功率抵达最大,为32.93%。

图5 SiNWs阵列的光吸收功率(a)SiNWs阵列的光吸收功率η随长度H的改动曲线;(b)SiNWs阵列的光吸收功率η随周期P的改动曲线;(c)SiNWs阵列的光吸收功率η随填充比D/P的改动曲线Fig.5(a)Light absorption efficiency of SiNWs arrays(η)along with the change of length(H);(b)Light absorption efficiency of SiNWs arrays(η)along with the change of period(P);(c)Light absorption efficiency of SiNWs arrays(η)along with the change of filling ratio(D/P)

2 试验

2.1 SiNWs的制备与表征

制备SiNWs,传统的加工工艺有干法刻蚀、磁控溅射、气相堆积等等,可是这些制备办法需求的设备昂贵,条件较为苛刻,难以完结大面积生产,而选用MACE办法制备SiNWs的办法工艺简略、本钱低价、适宜于大规模制备,文中亦选用此种办法制备SiNWs。

制备流程如下:1)将单晶硅片浸入有机溶剂(无水乙醇和丙酮)中别离超声清洗10min,然后用去离子水冲刷;2)将清洗好的硅片浸入Piranha溶液(H2SO4∶H2O2,体积比为3∶1)中煮沸1h,再用去离子水冲刷,去除外表金属杂质;3)将清洗好的硅片放入HF-AgNO3-H2O的混合溶液中反响必定时间后,硅片外表会构成一层泛有金属光泽的Ag纳米颗粒薄膜;4)将堆积有Ag纳米颗粒薄膜的硅片放入HF-H2O2-H2O的混合溶液中进行湿法刻蚀,刻蚀必定的时间后,在硅片外表就会构成纳米线;5)将刻蚀完结的硅片从混合溶液中取出,用去离子水重复冲刷几回,然后放入浓HNO3中5min左右,以彻底去除Ag粒子,即可取得硅纳米线。经过操控3)中堆积Ag粒子的混合溶液中AgNO3的浓度来操控硅纳米线的填充比,调理4)中刻蚀时间来操控纳米线的高度。

依据上述制备办法,制备出了不同结构参数的SiNWs阵列,如图7、8所示,别离为不同的刻蚀时间所制备的硅纳米线的扫描电镜截面图片和不同AgNO3浓度下构成的硅纳米线的扫描电镜图片。

图7不同刻蚀时间下制备的硅纳米线的截面图片和平面图片,(a)30s(b)1min(c)2min(d)6min(e)15min Fig.7 Scanning electron microscopy cross section images of SiNWs with different etching time,inside is the surface images of each image:(a)30s(b)1min(c)2min(d)6min(e)15min

2.2 SiNWs阵列的光学特性研讨

为了研讨不同结构参数下的硅纳米线阵列的光学特性,用紫外可见近红外分光光度计(UV-VIS)测验相对应的硅纳米线的反射光谱(假定A=1-R,A为吸收率,R为反射率),成果如图9所示,a、b别离为硅纳米线的反射光谱随刻蚀时间和AgNO3浓度的改动曲线。由图9(a)标明刻蚀时间为30s的时分,硅片外表的反射率在宽光谱规模内就迅速下降到23.7%,可见光规模内下降到20.32%;延伸刻蚀时间至1min时,宽光谱规模内下降到12.78%,可见光规模下降到11.40%;持续延伸刻蚀时间为2min时,反射率别离下降到2.78%,1.84%;当刻蚀时间添加至6min时纳米线的反射率抵达最低,别离为2.34%,1.06%;而在刻蚀15min时,其反射率有所升高,别离为3.70%,2.78%。由图9(b)标明AgNO3浓度为0.010M时所制备的SiNWs的平均反射率最低,为2.34%。

图8不同AgNO3浓度下构成的硅纳米线的外表图片(a)0.005M,(b)0.010M,(c)0.015M;不同AgNO3浓度下构成的硅纳米线的截面图片(d)0.005M,(e)0.010M,(f)0.015MFig.8 Scanning electron microscopy images of SiNWs with different concentrations of AgNO3,surface images:(a)0.005M(b)0.010 M(c)0.015 M,cross section images:(d)0.005 M(e)0.010 M(f)0.015 M

图9硅纳米线反射光谱测验(a)硅纳米线的反射光谱随刻蚀时间的改动曲线,(b)硅纳米线的反射光谱随AgNO3浓度的改动曲线Fig.9(a)The reflectance spectra of SiNWs along with different etching time,(b)The reflectance spectra of SiNWs along with different concentration of AgNO3

为了解说这一现象,界说等效填充比D/P,其核算式[16]如下:

得到

其间,D/P为等效填充比,FR为在0.5μm×0.5μm区域内SiNWs的占空比,N为0.5μm×0.5μm区域内纳米线的数量,D1为0.5μm×0.5μm区域内纳米线的平均直径。

依据电镜相片,可以看出刻蚀时间小于6 min时,跟着刻蚀时间的添加纳米线的长度也在添加,然后增强了陷光才能,进步了光吸收;而当刻蚀时间大于6min后,其反射率有所升高。依据上式预算出刻蚀6min、15min时所制备的纳米线对应的FR别离为0.35、0.19,核算出对应的等效D/P别离为0.67、0.48。而由理论模仿核算成果标明,当D/P小于0.7时,跟着D/P的添加,纳米线的光吸收功率逐步添加,当D/P超越0.7后,跟着D/P的添加,纳米线的光吸收功率会逐步下降。而当刻蚀时间超越6min后,其D/P跟着时间的延伸在逐步减小,导致光吸收功率在逐步下降,反射逐步升高,即减反射功能逐步下降,D/P减小所导致的减反功能的丢失超越了纳米线长度添加所下降的反射,所以当刻蚀时间长于6min时,硅纳米线的反射会逐步升高。

同理,关于不同AgNO3浓度下制备的SiNWs阵列,其长度相同,不同的仅仅填充比和直径,可以预算出AgNO3浓度为0.005M、0.010M、0.015M时所对应的FR别离为0.51、0.35、0.14,即相应的D/P别离为0.81、0.67、0.42。由理论核算成果标明,当D/P等于0.7的时分,SiNWs的吸收率最大,即反射率最小;而D/P大于或许小于0.7,吸收率均会有所下降,越挨近于0.7时,吸收率越大。所以当D/P=0.67(AgNO3浓度为0.010 M)时的SiNWs的反射率最低,即吸收率最大;当D/P=0.81(AgNO3浓度为0.005M)时的SiNWs的反射率次之,当D/P=0.42(AgNO3浓度为0.015 M)时的SiNWs的反射率最高,即吸收率最低,与试验测验成果相符。

3 定论

单晶硅太阳能电池的有用光谱吸收规模为300~1100nm,文中对SiNWs阵列结构在这一光谱规模内的光吸收功率的描摹参数进行了模仿核算与优化。成果标明,SiNWs的光吸收功率跟着填充比D/P的添加而呈先添加后下降的趋势,当D/P小于0.7的时分,跟着D/P的添加,纳米线的光吸收功率在逐步添加;当D/P超越0.7后,跟着D/P的添加,纳米线的光吸收功率会逐步下降;当周期P=600nm、D/P=0.7的时分,光吸收功率抵达最大,为32.93%。进一步运用金属催化化学刻蚀法制备出不同结构参数的SiNWs阵列,并对其进行了表征,成果标明SiNWs阵列在有用光谱吸收规模内均有很低的反射率,当SiNWs阵列的等效填充比D/P越挨近于0.7时的反射率最低,即光吸收功率最高,与理论模仿核算成果相符。另外金属催化化学刻蚀法制备SiNWs阵列,本钱低价,工艺简略,运用在硅太阳能电池上可以下降本钱,一起有用进步光吸收功率,然后进步电池的光电转化功率。

摘要：为增强晶体硅太阳能电池的光运用率,进步光电转化功率,研讨了硅纳米线(Silicon nanowires,SiNWs)阵列的光学特性。首要运用时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)办法对硅纳米线阵列在300~1100nm波段的吸收率进行了模仿核算,并对硅纳米线阵列的光吸收功率进行了优化核算。成果标明,当硅纳米线阵列的周期为600nm,填充比为0.7时硅纳米线阵列的光吸收功率最大,可达32.93%。然后选用金属催化化学刻蚀(Metal Assisted Chemical Etching,MACE)的办法,于室温、室压条件下在单晶硅外表制备了不同结构的硅纳米线阵列,并测验了其反射率R,并对试验成果进行了剖析,标明硅纳米线阵列相关于单晶硅薄膜,其减反射增强吸收的效果显着。因而,在硅外表制备这种具有特别描摹的微结构不仅能下降太阳电池的制形本钱,一起还能大幅下降晶体硅外表的光反射,增强光吸收,进步电池的光电转化功率。

电池特性篇8

可是运用中, 锂电池存在过充或过放后将发生不行恢复的破坏性影响、不正常作业状况下将会导致自燃等安全问题。因为材料和工艺所无法防止的差异性, 构建合理模型对电池内部进行模仿, 以及对其作业状况、特性和功能做有用点评是十分必要的。经过树立有用理论模型来剖析电池的功能和作业状况是现在职业公认的研讨热点, 本文首要经过对不同模型进行比较剖析研讨, 针对所构建模型详细运用对其模型运用于电动汽车适用性打开剖析, 承认一种合适的等效电路模型剖析办法, 为电动汽车锂离子电池SOC预算服务。

1 锂离子电池充放电原理

锂离子电池首要由正极、隔阂、电解质、绝缘材料、负极等组成。锂离子电池正极一般选用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂等锂离子化合物, 负极一般选用石墨等可以嵌入锂离子的化合物[3]。电池充电时, 正极的锂离子经过电解液和隔阂移动到负极并嵌入石墨内, 正极变为贫锂态, 电极电位升高, 负极变为富锂态, 电极电位下降;电池放电时, 锂离子从负极迁出, 经过电解液移动到正极, 负极变为贫锂态, 电极电位升高, 正极变为富锂态, 电极电位下降。磷酸铁锂离子电池正极充放电改动如图1所示。

电池充放电进程中, 锂离子经过电解液和电池隔阂在电池的正负极间来回转移, 磷酸铁锂电池正极化学反响方程如式 (1) 、 (2) 所示。

2 等效电路模型比较剖析

锂离子电池组进行充放电时, 其外在电压、电流特性与电阻电容等元器材类似, 因而, 可以用电阻、电容、电压源、电流源等建立电路来研讨锂离子电池组的动态特性。树立了锂离子电池组电路模型后, 然后便可以用数学公式描绘锂离子电池的充放电动态进程[4]。

现在, 常用的电池模型有电化学模型、Rint等效电路模型、Thevenin等效电路模型、PNGV等效电路模型、RC等效电路模型、四阶动态等效电路模型、GNL等效电路模型, 下面临各个模型进行比较剖析确立合适的等效电路模型。

2.1 电化学模型

电化学模型描绘是将锂离子内部结构的充放电规则用数学办法描绘出来, 其首要是依据电池内部的物质守恒、电荷守恒规则, 然后对锂离子内部的离子扩展进程以及电池内部的各种反响树立数学方程式, 常见的电化学模型有三种。

Shepherd模型:

Unnewehr通用模型:

Nernst模型:

其间:yk为k时间电池端电压;E0为电池开路电压;R0是电池内阻;xk是k时间电池剩下电量;Ki为电池正负电极极化电阻;K2、K3是电池模型系数。

结合Shepherd、Unnewehr、Nernst模型, 可得更准确的电池模型为[5]:

式 (6) 中的模型参数可经过最小二乘预算理论核算得到。锂离子电池的电化学模型SOC预算精度高, 可是电化学模型方程杂乱, 有很多参数需求求解和核算。

2.2 Rint等效电路模型

Rint模型是美国爱达华国家试验室规划的, 其电路结构如图2所示。该模型将电池等效为电池内阻R0与抱负的电压源Uoc的串联电路, 图中端电压U可以直接丈量得到。电路方程如式 (7) 所示。

该模型电路方程简略, 可是实践的电池内阻在充放电进程中会动态改动, 且该模型没有考虑锂离子电池充放电进程中的电极极化和浓差极化状况, 因而, Rint模型精度比较低。

2.3 RC等效电路模型

RC模型是由SAFT公司规划的, 该模型电路原理如图3所示。其间, Ce为大电容, 用来表征电池储能的巨细, Cc为小电容, 用来表征电池充放电进程中电池正负极极化电容。Rt为端电阻, Re为终止电阻, Rc为外表电阻。

RC模型可以表征电池充放电的动态特性, 精度比较高, 运用也比较广泛。可是该模型参数较为杂乱, 运用于SOC预算核算量大。

2.4 四阶动态等效电路模型

如图4所示, 其间R3代表电解液内阻, R2和C2代表电池的欧姆内阻和板间电容, R1和C1代表能量损耗的电阻和电容, Uoc是开路电压, Rs和Es代表电池自放电的特性。该模型是锂离子电池充放电动态特性十分准确的建模, 可是包括的参数太多, 模型过于杂乱。

2.5 GNL等效电路模型

如图5所示, 其间Ce和Re是电池的浓差极化电容和电阻, Cc和Rc是电池的充放电极化电容和电阻, Ro是电池的欧姆内阻, Rs是电池的自放电内阻, Cb是电池的板间电容[6]。该模型准确度高, 可是参数过多, 较为杂乱。

2.6 Thevinin模型

电池组等效为电压源、内阻、一阶RC串联的电路, 如图6所示, 其间R1是电池的欧姆内阻, 由电池的电解液、隔阂、正负极板等构成, 一阶RC表征电池充放电进程中极板的极化电容和电阻。这样电池组充放电进程中电压的骤变特性可由内阻R1表征, 电压的突变特性可由Rp和Rp表征。

Thevinin模型中, 欧姆内阻R1由电池电解质、正极铝箔、负极铜箔等组成, 用一阶的RC串联电路反响电池充放电时电压的突变特性, 一阶RC电路由电池充放电进程中正极和负极的极化效应发生。电池充放电进程中, 该模型电路数学方程如式 (8) 、 (9) 所示。

Thevinin模型可以较好地反映锂离子电池充放电的动态特性, 且模型参数不杂乱, 核算量适中。

2.7 PNGV模型

如图7所示, 该模型包括电池内阻R, 电池充放电极化电阻Rp、极化电容Cp, 电池板间电容Cb。PNGV模型是依据Thevinin模型进行改善的等效电路模型, 其间PNGV在Thevinin模型的根底上加入了板间电容Cc。PNGV模型比Thevinin模型更准确, 可是该模型参数较多, 核算杂乱。

3 定论

经过以上的比较剖析, 可以看出相关于电化学模型、Rint等效电路模型、PNGV等效电路模型、RC等效电路模型、四阶动态等效电路模型、GNL等效电路模型来比, Thevenin等效电路模型可以较好地反映锂离子电池充放电的动态特性, 且模型参数与核算量适中, 运用Thevenin等效电路模型对电动汽车锂离子电池进行等效电路剖析和SOC预算研讨是一种有用的办法。

摘要：剖析了锂离子电池的特性和充放电原理, 介绍了锂离子的电化学模型、Rint模型、四阶动态模型、PNGV模型、GNL模型以及Thevinin电路模型, 剖析了各等效电路模型的优缺点, 综合剖析各种等效电路特点, 承认了Thevinin等效电路模型作为电动汽车锂离子电池SOC预算的电池模型的剖析办法。

要害词：电动汽车,锂离子电池,等效电路模型

参阅文献

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[2]王少龙, 侯明, 王瑞山.动力电池的研讨现状及开展趋势[J].云南冶金, 2010, 39 (2) :75-80.

[3]Gregory L P.Li PB dynamic cell models for Kalman-filterSOC estimation[A].Proceedings of the 19th Interna-tional Electric Vehicle Symposium[C].Busan, 2002.

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[5]张东华, 马燕, 陈思琪, 等.锂电池模型参数估量与荷电状况预算研讨[J].武汉理工大学学报, 2015, 37 (2) :179-182.

电池特性篇9

下面我将从三个方面介绍信息化技能在太阳能电池伏安特性测验试验中的详细运用。在整个教育进程中,分为教育预备、教育环节设置及教育施行的规划三部分。

一、教育预备

教育活动的有用进行,课前预备很重要。其间需求备学生、备设备、备材料。

1. 备学生。

“体会式”教育形式是我校的一个教育特点。整个教育以学生为主,改动传统的讲堂教育形式,激起学生学习的热心,引导学生自主学习、探求学习、协作学习,打造高效讲堂,进步教育质量。为此,在课前我进行学生调研,依据他们学习才能的差异进行分组,每3人一组,每组设一名组长,并将分组状况发布于蓝墨云班课网络教育渠道上。一起让学生登录蓝墨云班课网络教育渠道下载学习使命书,并依照学习使命书要求进行在课前预习知识测验及试验电路方案规划。教师经过蓝墨云班课网络教育渠道把握学生课前知识测验状况,会集解决学生疑问,并教导学生进行试验电路方案规划。

2. 备设备。

试验室装备了多媒体展现台、网络、电脑及光伏发电试验台。在课前先对试验室和试验设备进行收拾,保证设备正常运转,为后续教育的正常开展保驾护航。

3. 备材料。

为完结“体会式”教育,我在课前录制了教育视频,制作了教育课件、仿真教育软件;在蓝墨云班课网络教育渠道上创立可班群和班空间,并上传了与本课题相关的学习材料、视频、测验试题等,让学生在课前对本项意图教育内容有个初步的了解。

二、教育环节

在本项意图教育中,我设置了情景创设情感体会、使命引领探求体会、总结点评进步体会、拓宽探求延伸体会四个环节。选用使命驱动法、情景教育法,自主学习法、分组协作法,以作业使命为主线,教师和学生两个方向,4个课时,来开展该项意图学习,借助于教育视频和仿真软件突出教育要点;在教师的引导下,分组协作打破教育难点。选用进程性点评和总结性点评,对学生进行整体点评。

三、教育施行

在情景创设情感体会环节中,经过播映太阳能日子运用视频短片,激起学生对太阳能电池的学习爱好,引出本项目学习使命。结合日子实例和教育内容,把本项目分为两个使命,别离为使命一:测验晴天状况太阳能电池板负载特性;使命二:测验阴天状况太阳能电池板负载特性。在施行使命时,学生以小组为单位,分组协作完结试验使命。

在使命引领探求体会环节中,为完结试验使命一,依据学生课前规划的电路图,结合实践操作,引导学生完结试验,并明确教育方针、教育要点和难点。

为完结试验使命二,学生运用试验设备中的投光灯模仿晴天状况,依据学习使命书要求,完结电路测验和数据记载,透过试验数据,剖析太阳能电池伏安特性,制作曲线图,我安排学生进行成果展现,概括太阳能电池伏安特性,加强学生对教育内容的了解及运用,并运用蓝墨云班课网络教育渠道完结讲堂反应操练,然后打破教育难点。

在整个教育进程中,经过情境教育法,招引学生留意力,激起学生的好奇心和求知愿望;经过使命驱动法,让学生主动参与到学习中来。坚持以学生自学独立操作为主,蓝墨云班课网络教育渠道、教育课件、教育视频、仿真软件为辅,依据学生实践把握状况,大局把握整个讲堂进程,协助学生打破教育要点和难点,进步学习功率,然后完结“做中教、做中学”。

在总结点评进步体会环节中,我播映学生在试验进程中拍摄视频,总结视频中呈现的不妥之处,协助学生标准操作,紧记试验留意事项,进一步完结本项意图教育方针。

在拓宽探求延伸体会环节中,加强学习太阳能电池伏安特性的根底上,结合后续教育内容,进行拓宽探求:规划一个太阳能电池运用的案例并完结课后问卷调查。学生将规划方案网络教育渠道进行共享展现,我安排评论规划方案的可行性,为后续教育作衬托。一起剖析课后问卷调查,改善往后的试验项目教育。