摘 要

随着全球化石能源的使用，导致空气质量越来越差。随着社会的不断进步，人们对居住环境的要求也越来越高，而化石能源的燃烧会产生大量的有毒，污染物质。太阳能作为可再生的完全无污染的能源就被人们越来越重视。在太阳能的有效利用中，太阳能电池板光电效应是这些年发展最为迅速的领域，太阳能汽车的研发与制造就是一个很好的开端。太阳能虽然可以完全无污染的产生电能，但是作为汽车的主驱动力来说还是不太现实。目前，主要用于燃油汽车的辅助电力或者就是电动汽车的辅助驱动力。本文通过综合比较现有的太阳能电池板的种类选取合适的电池板，然后通过模拟得出合适的实体模型，最后选取合适的供电系统。

关键词：太阳能； 光电转换； COMSOL仿真； 控制器

Abstract

With the use of global fossil fuels, air quality is getting worse. With the continuous progress of society, people's living environment requirements are getting higher and higher, and fossil energy combustion will produce a large number of toxic and contaminated substances. Solar energy as a renewable and completely pollution-free energy has been more and more attention. In the effective use of solar energy, solar panels photoelectric effect is the most rapid development in these areas of the field, solar car development and manufacturing is a good start. Although solar energy can completely produce pollution without electricity, but as the main driving force of the car is still not realistic. At present, mainly for the auxiliary power of fuel vehicles or electric vehicles is the auxiliary driving force. In this paper, by comparing the existing solar panels to select the appropriate type of solar panels, and then through the simulation to obtain the appropriate solid model, and finally select the appropriate power supply system.

Keywords: solar; photoelectric conversion; COMSOL simulation; controller

目 录

第1章 绪论

1.1 太阳能 1

1.1.1 太阳能的概念 1

1.1.2太阳能的发展历史 1

1.2 太阳能电池 1

1.2.1太阳能电池的介绍 1

1.2.2 太阳能电池的发展前景 2

1.3 太阳能汽车 2

1.3.1 太阳能汽车的历史 2

1.3.2 太阳能汽车的优势 3

1.3.3 太阳能汽车的应用前景 3

第2章 车顶太阳能电池的设计 5

2.1 车顶太阳能电池的选型 5

2.2 车顶太阳能板的结构设计 5

2.3 本章小结 7

第3章导流罩的设计 8

3.1 COMSOL软件介绍 8

3.2 COMSOL使用步骤分析 8

3.3 导流罩的设计分析 9

3.3.1 COMSOL建立直角模型 9

3.3.2 数据网格的划分 10

3.3.3 结果计算以及分析 10

3.3.4 COMSOL建立弧度角模型 11

3.3.5 网格划分 12

3.3.6 结果计算以及分析 12

3.4 建模结果分析 13

3.5 本章小结 13

第4章 太阳能电池供电系统的设计 14

4.1 太阳能控制器 14

4.2 蓄电池的选择 15

第5章 结论 16

致谢 17

参考文献 18

第1章 绪论

1.1 太阳能

1.1.1 太阳能的概念

太阳能是指太阳内部由于核反应而释放出来的能量，它无时无刻不在进行着反应，时时刻刻都在释放着能量。当太阳的光线传播到地球后，其中的一部分能量以植物的光合作用储存在了植物中，一部分就用于水的蒸发转变成水的势能，自古人类就用太阳光来晒洗自己的衣物以及食物，但是太阳的能量还有很大一部分是浪费掉的。由于近现代社会的快速发展，导致化石能源的急剧减少，人们的目光逐渐的看向了太阳这一个巨大的清洁能源。目前，太阳能的利用主要有光电转换和光热转化两种形式，太阳能作为一种可再生的能源，发展前景非常广阔。

1.1.2太阳能的发展历史的

自从地球的诞生开始，我们与太阳的关系就密不可分了。近代太阳能的利用历史可以追溯到1615年法国工程师所罗门·德·考克斯发明的世界第一台太阳能驱动的发动机。该发明是一台利用太阳能加热空气使它膨胀作功然后用来抽水的机器。如果从光生电的角度来考虑的话，那么是从19世纪开始的。1839年，法国的一位物理学家发现了光生伏特效应。直到1849年“光伏”这个词才出现在人们的视野中。第一块太阳能电池的出现是在1883年，是由Charles发明的，他是在锗半导体上加了一层金属来构成一种半导体的金属结，不过其效率很低。到了二十世纪五十年代，随着半导体的逐渐认识，人们对它的性能也越来越清楚。美国贝尔实验室的Pearson于1954年发明电池效率为6%的单晶硅太阳能电池，开启了p-n结太阳能电池的新时代，自此，太阳能电池开始被人们注意。随着七十年代的能源危机，人们逐渐意识到新能源的开发已经迫在眉睫。2014年上半年，美国的光伏发电量就占了总电量的53%，而在日本用电高峰期时，光伏发电就占了总发电量的73%，我国自从2013就开启了大规模建立光伏发电厂的计划，至今，我国的光伏发电占了全球的很大一部分。国际能源组织（IEA）预测，随着可再生能源发电的大力推广，未来会使可再生能源的发电比例超过1/3，到2040年，比例将会达到1/2，到时候会节省数千亿美元的资金。

1.2 太阳能电池