Origin8_0在太阳能电池伏安特性测试中的应用_郭颖

2014 年 2 月第 30 卷 第 2 期江苏第二师范学院学报 （ 自然科学 ）Journal of Jiangsu Second Normal University （ Natural Sciences）Feb． ， 2014Vol， 30 No． 2Origin8 ．0 在太阳能电池伏安特性测试中的应用*郭 颖 1 刘 桂 林 2 朱 华 新 1 严 慧 敏 1 朱 冰 洁 1 李 帅 1 李 果 华 1， 3（ 1． 江南大学理学院 ， 江苏无锡 214122；2． 江南大学物联网工程学院 ， 江苏无锡 214122；3． 江苏省 （ 尚德 ） 光伏技术研究院 ， 江苏无锡 214028）［ 摘 要 ］ 本文介绍了用 Origin8 ．0 软件对太阳能电池伏安特性测试数据进行绘图 ， 计算平均数和标准方差的方法 ， 说明在大学物理实验教学中引入 Origin8 ．0 软件处理数据能大大提高教学效果 ．［ 关键词 ］ Origin8 ．0 软件 ； 大学物理实验 ； 太阳能电池 ； 数据处理［ 中图分类号 ］ G642． 0 ［ 文献标识码 ］ A ［ 文章编号 ］ 1671 － 1696（ 2014） 02 － 0026 － 031 引言大学物理实验是高等学校对学生进行科学实验基本训练的重要基础课程 ， 是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端 ． 在实验教学过程中 ， 数据处理是物理实验的一项基本任务 ， 物理实验中通过测量获得的各种原始数据必须经过正确的分析处理 ， 才能得出有用的实验结论 ． 实验数据处理包括数据的记录 、 整理 、 计算 、 作图 、 分析 、归纳等工作 ， 物理实验数据处理的基本方法有列表法 、 作图法 、 逐差法 、 最小二乘法 ［ 1］ ． 由于部分大学物理实验数据繁多 ， 处理麻烦 ， 并且对于误差精度的控制也难以达到预期的效果 ． 使得实验数据的处理和作图成为教学过程中学生较为薄弱的方面 ． 随着计算机的普及应用 ， 实验数据处理方法呈现多样化 ， 涌现了大量的数据处理软件 ， 如 Mat-lab， SAS， Origin 等 ． 由美国 Origin Lab 公司推出的软件 Origin 具有强大的绘图和数据分析功能 ， 整个绘图和数据处理过程无需编写任何程序代码 ， 是公认的简单易学 、 操作灵活 、 功能强大的软件 ．应用 Origin8 ．0 处理物理实验数据 ， 可以克服手工制图的缺点 ， 减少误差 ， 得到更加科学的实验结果 ， 适合学生在物理实验的数据处理和分析中应用 ．2 Origin8 ．0 在太阳能电池 I － V 特性测量实验中的应用聚合物太阳电池顾名思义是以有机聚合物材料为活性层制作而成的电池 ， 由于其具有材料来源广泛 、 重量轻 、 制备工艺简单 （ 可通过旋涂 、 刮刀 、 丝网印刷 、 喷墨打印等方法成膜 ） 、 可大面积成膜 、 柔性 ［ 2］ 等优良特点而成为人们近年来研究的热点 ． 其基本原理为当光照射到太阳能电池上 ， 活性层吸收光子并产生激子 ， 激子随后扩散至界面处发生分离 ， 分离后的自由载流子在各自材料中分别传输至相应的电极时会被收集 ， 此时即可对外电路供电 ， 完成太阳能电池光电转换过程 ．2． 1 利用 Origin8 ．0 对实验数据进行处理2． 1． 1 聚合物电池伏安特性测试实验采用吉时利 2400 型源表 ， 电池以 P3HT（ poly（ 3 － hexylthionphene） ） 和 PCBM［ 6， 6］ （ phen-yl － C61 － butyric acid methyl ester） 为活性层 ， 在 1．5AM（ 100mW /cm2 ） 照射下 ， 依次得到输出电流 I和输出电压 V 之间的关系 ， 数据如表 1 所示 ．62* ［ 基金项目 ］ 中央高校基本科研业务费 “ 取向 维纳米结构电池优化研究 ” （ 项目编号 JUSＲ P111A22） ．［ 收稿日期 ］ 2013 － 09 － 23［ 作者简介 ］ 郭 颖 ， 女 ， 湖北襄阳人 ， 江南大学副教授 ， 博士 ．表 1 1． 5AM（ 100 mW /cm2 ） 照射下电池伏安特性曲线I （ mA） V （ V） I （ mA） V （ V）－ 0． 22227 － 3． 34601E－ 4 0． 40923 － 1． 16623E－ 4－ 0． 19702 － 3． 28712E－ 4 0． 43432 － 9． 66183E－ 5－ 0． 17177 － 3． 25434E－ 4 0． 45977 － 7． 34071E－ 5－ 0． 14656 － 3． 20255E－ 4 0． 48487 － 4． 42832E－ 5－ 0． 12135 － 3． 13849E－ 4 0． 51007 － 1． 447E－ 5－ 0． 09614 － 3． 08443E－ 4 0． 53536 2． 5966E－ 5－ 0． 0709 － 3． 02043E－ 4 0． 56056 7． 28829E－ 5－ 0． 04548 － 2． 95552E－ 4 0． 58582 1． 26244E－ 4－ 0． 02025 － 2． 90062E－ 4 0． 61121 1． 91151E－ 40． 00503 － 2． 83252E－ 4 0． 6364 2． 66047E－ 40． 03028 － 2． 75633E－ 4 0． 66168 3． 54305E－ 40． 05557 － 2． 68749E－ 4 0． 68696 4． 53933E－ 40． 08084 － 2． 6315E－ 4 0． 7122 5． 69205E－ 40． 10613 － 2． 55654E－ 4 0． 73741 6． 98722E－ 40． 13141 － 2． 46214E－ 4 0． 76266 8． 41306E－ 40． 15677 － 2． 37486E－ 4 0． 78788 9． 97538E－ 40． 18187 － 2． 30569E－ 4 0． 81317 0． 001170． 20709 － 2． 20266E－ 4 0． 83834 0． 001320． 23231 － 2． 09153E－ 4 0． 86361 0． 00150． 25753 － 1． 99102E－ 4 0． 88894 0． 001720． 28273 － 1． 88998E－ 4 0． 91418 0． 001930． 30808 － 1． 77225E－ 4 0． 93947 0． 002180． 33334 － 1． 6414E－ 4 0． 96474 0． 002430． 35869 － 1． 4992E－ 4 0． 98994 0． 002690． 38392 － 1． 33935E－ 4 1． 0152 0． 00302首先把表 1 中的实验数据导入到 Origin 8． 0中 ， 打开软件 Origin 8． 0， 系统会自动生成一个工作簿 Book1， 选择任务栏上的 Import Single ASCII 按钮 （ 见图 1） ， 选择数据所在路径 ， 将数据导入到工作表 Sheet1中 ， 选中 A 列与 B 列的数据 ， 右键 Plot菜单下选中 Line Symbol 选项 ， 点击 Line Symbol命令 ， 软件即会绘制出一张 IV 曲线图 ． 双击任一坐标轴 ， 出现选项卡 ， 点击 Grid Line 选项 ， 选择 Selec-tion 方框 中 的 Vertical 选 项 ， 随 后 勾 选 AdditionalLines 命令中的 Y 0， 类似的 ， 选择 Selection 方框中的 Horizontal 选项 ， 随后勾选 Additional Lines 命令中的 X 0 选项 ， 即可在图像中绘制出经过原点的两个坐标轴 ． 从图 2 中我们可以清楚的读出电池的开路电压和短路电流大小 ．图 1 Origin8 ．0 的开始界面图 2 1． 5AM 光强下太阳能电池 IV 曲线2． 2 误差棒的绘制对于相同条件通常需要制作出多 个 平 行 样品 ， 计算平均值来减小实验误差 ， 同时还要改变条件 ， 力求得到最好的制作工艺 ． 因此对于多组电池IV 数据 ， 往往要计算平均值和标准方差以便于分析实验结果 ， 最常用的方法是用 excel 计算 ， 其实利用 Origin 8． 0， 能够快速 、 准确计算出平均值和标准方差 ， 与此同时绘制出带误差棒的图形 ．表 2 不同组样品平行样品测试结果平行样品组数效率 （ ）1 2 3 41 0． 50 0． 48 0． 52 0． 552 0． 78 0． 88 0． 85 0． 763 2． 20 2． 13 2． 10 2． 2672表 2 中是不同类型电池多组平行样品 IV 数据 ， 将数据导入到 Origin 8． 0 的工作表中 （ 见图3） ， 随后选中 B 列到 E 列的数据 ， 点击 Statistics 任务栏下 Descriptive statistics 命令 ， 随后选择 Statis-tics on row， 点击 Open Dialog 后页面出现一个对话框 ， 如图 4 所示 ， 勾选 Mean 以及 Standard Deviation两项 ， 随后在 book1 中会出现新的两列 ， 一列为平均值 ， 另一列就是标准方差了 （ 见图 5） ． 从表格中我们可以清楚的看出第三组电池的效率最高 ， 同时这一组电池的标准方差最大 ． 最后选择平均值和标准方差两列 ， 点击 Line Symbol 命令就可以很方便的绘制出带有误差棒的图形 ， 如图 6．图 3 数据录入结果图 4 Statistics on Ｒ ows对话框图 5 Origin 8． 0 计算的平均值和标准方差结果图 6 含误差棒的图形从以上步骤可以看出 ， 利用 Origin 8． 0 绘制含误差棒图形具有快速 、 准确的优点 ， 可以避免人工计算的繁琐同时也能提高图形的精确性 ．3 结束语通过利用 Origin 8． 0 软件对有机聚合物太阳能电池 IV 实验数据进行处理 ， 简单介绍软件中的绘图 ， 计算平均值和标准方差 ， 绘制含误差棒的图形等功能操作 ． 由以上分析可以看出 ， 利用 Origin8． 0 处理实验数据 ， 不仅操作过程简单快捷 ， 提高工作效率 ， 节省数据处理时间 ， 更重要的是将学生对实验的注意力从数据的繁琐处理重新回到对实验本身物理意义理解上来 ， 从而大提高了同学们对物理实验的兴趣和自我学习的能力 ．［ 参 考 文 献 ］［ 1］ 陈健 ， 王廷志 ． 物理实验教程 ［ M］ ． 苏州 苏州大学出版社 ， 2010 ．［ 2］ GunesS， NeugebauerH， Sariciftci N S． Conjugatedpolymer-based organic solar cells［ J］ ． Chem． Ｒ ev．2007（ 4） ．（ 责任编辑 章 飞 ）82Ｒ esearchand Development of Textbooks for Students Autonomous LearningZHANG Fei（ Jiangsu Institute of Education， Nanjing， Jiangsu， 210013， China）Abstract Textbooks， as the most important learning sources， are supposedto lead students to acquire knowledge by themselves ．This paper， by an-alyzing the characteristics of the previous textbooks， puts forward that the editor might as well transfer teaching materials into learning materials whilecompiling textbooks ．The specific measuresinclude first， to render content in the light of the learning process； second， to reserve the margin forstudents to do learning easily via textbooks； third ， to innovate the style and layout through the form of links and highlight inquiry － based learning andautonomouslearning； fourth， to follow the learning methods and improve students learning ability ．Key words guided teaching plan； autonomous learning； textbooksCampus Fire Detection Based on Video ImagePAN Dan － min YANG Zhu － qing（ 1． Jiangyin Zhutang Middle School， Wuxi， Jiangsu， 214116， China；2． Jiangsu Collegeof Information Technology， Wuxi， Jiangsu， 214153， China）Abstract Considering the importance of campus fire control and the limitations of traditional fire detection， this paper puts forward a new detectionschemebased on video image to implement the intelligent fire control systemthrough combining fire video surveillance and computer technology， whichmainly adopts the target extraction method with the auto-updating background and the improved SVM （ support vector machine） classification and rec-ognition method．Key words fire detection； target extraction； classification and recognition； video image； SVM （ support vector machine）Application of Origin 8． 0 to Volt- ampere Characteristic Test of Solar CellsGUO Ying1 LIU Gui － lin 3 ZHU Hua － xin1 YAN Hui － min1 ZHU Bing － jie1 LI Shuai1 LI Guo － hua1 ， 2（ 1 Schoolof Science， Jiangnan University， Wuxi， Jiangsu， 214122， China；2 Jiangsu （ Suntech） Institute for Photovoltaic Technology， Wuxi， Jiangsu， 214028， China；3 Schoolof Internet of Things Engineering， Jiangnan University， Wuxi， Jiangsu， 214122， China）Abstract This paper proposesthat Software Origin8 ．0 can be used for data processing of the solar cell volt-ampere characteristic test， such as datamapping， calculating mean and standard deviation ．The results show that the application of Origin8 ．0 to college physics experiment teaching contrib-utes to improving the teaching effect ．Key words Origin8 ．0； college physics experiment； solar cell； data processingSeveral Characteristics of Mathematics Teaching from the Perspective of ConstructivismHE Mu（ Zhang Jiagang Ivy ExperimentalHigh School， Suzhou， Jiangsu， 215600， China）Abstract From the perspective of constructivism， there exist several characteristics in mathematics teaching the emphasis on the original formationof mathematics concepts； that on the recreation of mathematics formulas and theorems； as well as that on the advanced organization of mathematics re-search methods ． During the processof mathematics teaching， students ought to be encouraged to carry out the self-construction of mathematical knowl-edge and to be actively involved in mathematics learning ．Key words constructivism； mathematics teaching； original formation； recreation； advanced organizationTo Improve the Effectiveness of Mathematics Classroom Teaching via Strengtheningthe Guidance of Learning MethodsWang Guo－ lin（ YanchengSchoolfor Deaf-Mutes， Yancheng， Jiangsu， 224002， China）Abstract The deaf and dumb students， due to the disorders of auditory and speech functions， show slow development in the abstract thinking ， buttake an advantage in their figurative thinking ．For instance， though adept at rote memorization and imitation in the learning of mathematics， they havethe difficulty in comprehending someother questions by analogy ． Thus， to improve the effectivenessof mathematics classroomteaching at the school fordeaf-mutes， it is suggestedto guide students to grasp the most suitable learning method and cultivate their autonomouslearning ability ．Key words School for deaf-mutes； mathematics； guidance of learning methods； effectiveness421