Development of Low-cost Remote Online Laboratory for Photovoltaic Cell and Module Characterization

Paper ID #27036
Development of Low-cost Remote Online Laboratory for Photovoltaic Cell
and Module Characterization
Dr. Sandip Das, Kennesaw State University
Dr. Sandip Das is an Assistant Professor in the Department of Electrical Engineering at Kennesaw State
University (KSU). Dr. Das received his Ph.D. and M.E. in Electrical Engineering from University of South
Carolina, Columbia. He earned his B.E. in Electrical Engineering from Indian Institute of Engineering
Science and Technology (IIEST, Shibpur, India). His current research interests include photovoltaic solar
cells for sustainable and renewable energy generation, semiconductor thin-films and nanocrystals for pho-
tonic and optoelectronic devices, hybrid piezo and triboelectric energy harvesting devices, applied elec-
tronics for measurement and instrumentation, and development of technology enhanced teaching tools
and pedagogical framework for improved engineering education. Dr. Das has published more than 20
research articles in international journals and conference proceedings. He has designed and developed
various hands-on teaching and learning tools for electrical engineering students. Dr. Das has lead several
research projects as a Principal Investigator and has been funded by the Office of Undergraduate Re-
search, Office of the Vice President for Research at KSU, and the U.S. Environmental Protection Agency.
He is also currently leading a project for the development of open access electronics laboratory materials,
funded by the Board of Regents, University System of GA.
c
American Society for Engineering Education, 2019

Development of Low-cost Remote Online Laboratory for 
Photovoltaic Cell and Module Characterization 
Abstract: Laboratory experiments are vital component of engineering education. In recent years, 
significant interest and shift of paradigm from in-class to online teaching is observed which 
although offers many benefits but poses a great challenge to integrate lab experiments into online 
courses and degree programs. Internet-based laboratories are a potential solution to address this 
challenge and to meet required course level outcomes for distant learning students. This paper 
discusses the design and development of a novel low-cost remote laboratory system and associated 
experiments designed for introductory level as well as advanced learners of photovoltaics and 
renewable energy courses. The hardware setup consists of an integrated source-measure unit, LED 
array illumination system, and interconnection electronics controlled by an embedded Python 
program running on a Raspberry Pi Zero W. Measurement multiplexing approach allows multiple 
users to access the system and perform real-time experiments at the same time. The system 
communicates to a remote computer through google APIs and therefore can work under any wifi 
environment or even cellular network connections without the hassle and complexity of hosting a 
local server. Users can remotely access the system, perform experiments and acquire experimental 
data through a graphical user interface developed using Visual C#. The user-end program is made 
freely available to students and is currently patent pending. The paper details the hardware setup, 
software interface, discusses the designed experiments and future prospects.