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一、汽車太陽能空調的原理簡介

汽車太陽能空調是利用硅型太陽能電池吸收太陽光，太陽輻射能量的光譜,主要以可見光為中心,從0.3um的近紫外線到幾微米的紅外線。光照射在半導體中存在內電場E的位置，形成合電子－電子空穴對，在電場的作用下，導帶中的光生電子聚集在右側，價帶中的電子空位聚集在左側，產生荷電載體的極化，因此半導體的兩側產生電勢差，將太陽能轉化為電能，通過連接半導體制冷片使其工作。在半導體制冷片中，由于接觸電位差的存在，使通過接頭的電子經歷電位突變，當接觸電位差與外電場反向時，電子反抗電場力做功eU1,2，其能量來自接頭處的晶體點陣，結果使接頭溫度下降，并從周圍環境吸收熱量，達到降低周圍溫度的效果。太陽能空調本身是一個具有自我調節能力的系統，其轉化的能量與太陽光的強度成正比，即太陽光越強，它能轉換的熱能也越多。

二、太陽能電池簡介

硅型太陽能電池工作原理與結構。太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應，一般的半導體采用半導體硅組成。

正電荷為硅原子，負電荷為圍繞在硅原子旁邊的四個電子。空穴因為沒有電子而變得很不穩定，容易吸收電子而中和，形成P（positive）型半導體。

同樣，摻入磷原子以后，因為磷原子有五個電子，所以就會有一個電子變得非常活躍，形成N（negative）型半導體。

N型半導體中含有較多的空穴，而P型半導體中含有較多的電子，這樣，當P型和N型半導體結合在一起時，就會在接觸面形這就是PN結。

當晶片受光后，PN結中，N型半導體的空穴往P型區移動，而P型區中的電子往N型區移動，從而形成從N型區到P型區的電流。然后在PN結中形成電勢差，這就形成了電源。

由于半導體不是電的良導體，電子在通過p－n結后如果在半導體中流動，電阻非常大，損耗也就非常大。但如果在上層全部涂上金屬，陽光就不能通過，電流就不能產生，因此一般用金屬網格覆蓋p－n結，以增加入射光的面積。

另外硅表面非常光亮，會反射掉大量的太陽光，不能被電池利用。

將反射損失減小到5％甚至更小。一個電池所能提供的電流和電壓畢竟有限，于是人們又將很多電池（通常是36個）并聯或串聯起來使用，形成太陽能光電板。

三、制冷部分

1.制冷片的組成材料。半導體制冷也稱熱電制冷，是從20世紀50年展起來的一門介于制冷技術和半導體技術邊緣的學科。它利用特種半導體材料構成的P-N結，形成熱電偶對，產生帕爾帖效應，通過直流電制冷的一種新型制冷方式。

2.散熱風扇的組成材料。散熱風扇所使用的散熱片材料是鋁合金，鋁的重量非常輕，因為純鋁太達于柔軟，所以都會加入少量的其他金屬，鑄造而成為鋁合金，以獲得適當的硬度，不過鋁還是占了約百分之九十八左右。

四、控制電路部分

各元件簡介：

(1)單片機－P89LPC922。P89LPC922是一款單片封裝的微控制器，適合于許多要求高集成度、低成本的場合。可以滿足多方面的性能要求。P89LPC922采用了高性能的處理器結構，指令執行時間只需2到4個時鐘周期。6倍于標準80C51器件。P89LPC922集成了許多系統級的功能，這樣可大大減少元件的數目和電路板面積并降低系統的成本。

(2)SP6641B－165mA/500mA堿性DC/DC升壓型穩壓器。SP6641一款DC-DC升壓調節器，其靜態電流極低，電池轉換效率很高，多用于一些電池供電的設備中，如PDA、MP3播放器，及其他手持式設備，SP6641靜態電流為10uA，并具有一個0.3Ω的N通道充電開關，最低啟動電壓為0.9V，并具有0.33A或1.0A感應電流限制模塊。SP6641提供5引腳SOT-23封裝。SHDN引腳上1nA電流的低電平，即可控制SP6641。

(3)溫度傳感器－LM75A。①LM75A概述。LM75A是一個高速I2C接口的溫度傳感器，可以在-55℃～+125℃的溫度范圍內將溫度直接轉換為數字信號，并可實現0.125℃的精度。MCU可以通過I2C總線直接讀取其內部寄存器中的數據，并可通過I2C對4個數據寄存器進行操作，以設置成不同的工作模式。LM75A有3個可選的邏輯地址管腳，使得同一總線上可同時連接8個器件而不發生地址沖突。

LM75A可配置成不同的工作模式。它可設置成在正常工作模式下周期性地對環境溫度進行監控，或進入關斷模式來將器件功耗降至最低。OS輸出有2種可選的工作模式：OS比較器模式和OS中斷模式，OS輸出可選擇高電平或低電平有效。正常工作模式下，當器件上電時，OS工作在比較器模式，溫度閾值為80℃，滯后閾值為75℃。②LM75A內部寄存器。溫度寄存器是一個只讀寄存器，包含2個8位的數據字節，由一個高數據字節（MS）和一個低數據字節（LS）組成。這兩個字節中只有11位用來存放分辨率為0.125℃的Temp數據（以二進制補碼數據的形式）。對于8位的I2C總線來說，只要從LM75A的“00地址”連續讀兩個字節即可（溫度的高8位在前）。

③I2C串行接口。在主控器的控制下，LM75A可以通過SCL和SDA作為從器件連接到I2C總線上。主控器必須提供SCL時鐘信號，可以通過SDA讀出器件數據或將數據寫入到器件中。注意：必須在SCL和SDA端分別連接一個外部上拉電阻，阻值大約為10kΩ。LM75A從地址（7位地址）的低3位可由地址引腳A2、A1和A0的邏輯電平來決定。地址的高4位預先設置為‘1001’。表5給出了器件的完地址，從表中可以看出，同一總線上可連接8個器件而不會產生地址沖突。由于輸入管腳SCL、SDA、A2-A0內部無偏置，因此在任何應用中它們都不能懸空（這一點很重要）。

五、汽車太陽能空調的優點

能源短缺與環境污染是目前人類面臨的兩大問題。因而開發新的節能，環保，經濟型產品是時代的要求。而汽車太陽能空調就是順應時代的產物。我設計的汽車太陽能空調主要有以下幾個優點：（1）節約能源，節省資金。能源危機問題將影響我國經濟快速健康的發展，發現新能源將是我們未來的解決方向，而太陽能就是其中的一種。（2）綠色環保。汽車太陽能半導體空調是利用太陽能電池轉化的直流電來驅動半導體制冷片制冷而不會產生有害氣體。而傳統的汽車空調是利用燃燒汽油而獲得電能來驅動的。（3）結構簡單，便宜可行汽車太陽能空調主要由三部分組成：太陽能電池板，制冷部分，控制部分。綜上可以得出一款汽車太陽能空調價格在3000元左右。（4）便于安裝使用。無論是新車還是舊車都可以方便的安裝上汽車太陽能空調，我們只需將薄膜狀的太陽能電池（國內外已有生產）貼在車的頂棚，然后將導線接入空調即可。

[摘要]本文針對傳統汽車空調耗油多、污染大的缺點，研究了新型節能的汽車太陽能空調的原理與構造。汽車太陽能空調主要由硅型太陽能電池、半導體制冷片、測量控制電路和散熱器等器件組成。

[關健詞]汽車太陽能空調太陽能電池

參考文獻：

[1]沈輝，曾祖勤．太陽能光伏發電技術[M]．化學工業出版社．

[2]付百學．汽車空調原理與檢修技術[M]．中國電力出版社，2005，7．

[3]徐德勝．半導體制冷與應用技術[M]．上海交通大學出版社