光伏組件參數(shù)計算

1、等效電路當(dāng)受到光照的太陽電池接上負(fù)載時，光生電流流經(jīng)負(fù)載，并在負(fù)載兩端產(chǎn)生端壓，這時可以使用一個等效電路來描述太陽電池的工作情況。圖中把太陽電池看成穩(wěn)定產(chǎn)生光電流IL的電流源（假設(shè)光源穩(wěn)定），與之并聯(lián)的有一個處于正偏壓下的二極管及一個并聯(lián)電阻/ qV Rh,顯然，二極管的正向電流 ID=10e而1和旁路電流Ish都是靠IL提供的，剩余的IJ光電流經(jīng)過一個串聯(lián)電阻 R Rs流入負(fù)載RL。圖2-2 p-n結(jié)太陽電池等效電路由等效電路可得，當(dāng)流入負(fù)載 R RL的電流為I,負(fù)載端壓為V時,（P Pm=I ImV Vm ），我們就稱這點M為該太陽電池的最大功率點，其中，、為最佳工作電流,I - IL-

2、ID- Ish-IL_I0rq(V 4tRs)eAkT-1I (RsRL)Rsh(2-17)V V = =IRL(2-18)當(dāng)負(fù)載RL從0變化到無窮的時候，就可以根據(jù)上式畫出太陽電池的負(fù)載特性曲線（伏. . . . . _1安特性曲線）。曲線上的每一點稱為工作點，工作點和原點的連線稱為負(fù)載線， 斜率為RL，工作點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)即為相應(yīng)的工作電壓和工作電流。若改變負(fù)載電阻RL到達(dá)某一個特定值 R Rm,此時，在曲線上得到一個點M,對應(yīng)的工作電流與工作電壓之積最大R RsILV Vm為最佳工作電壓，R Rm為最佳負(fù)載電阻，P Pm為最大輸出功率。負(fù)載特性曲線如下圖所示：圖2-3太陽電池負(fù)載特性曲

3、線參數(shù)的測量及計算當(dāng)負(fù)載RL連續(xù)變化時，經(jīng)過測量得到一系列I V數(shù)據(jù)，由此可以作出如圖2-3所示的 太陽電池的伏安特性曲線， 同時計算出一些重要的參數(shù)。 這些參數(shù)主要包括： 開路電壓 V Voc, 短路電流 I Isc,最佳工作電壓 V Vm，最佳工作電流 I Im，最大功率 P Pm，填充因子FF,串聯(lián)電 阻 R Rs,并聯(lián)電阻 R Rsh和電池效率 L L1.開路電壓 V Voc,短路電流 I Isc的計算從圖2-3上可知，測量得到的曲線與V、I兩軸的交點即開路電壓 V Voc,短路電流 I Isc。2.最佳工作電壓 V Vm,最佳工作電流 I Im,最大功率 P Pm的計算一般情況下，直

4、接求巳會有一些麻煩。所以，可以在計算機上按照步長，求得每一點 的p=IV,然后直接取其中的最大值就是p pm了。這時，該點所對應(yīng)的電壓和電流也就是最 佳工作電壓 V Vm m, ,最佳工作電流 I I3.填充因子FF的計算最大功率（P Pm ）與開路電壓短路電流之積（Voc XI Isc）的比值就稱為填充因子 在圖2-3中所表示的就是四邊形 OIOImMVMVm與四邊形 OIOIscAVAVoc面積之比。P PmV VmI ImFFFF 二VocIscVocIsc填充因子是表征太陽電池性能的優(yōu)劣的重要參數(shù)之一。4.并聯(lián)電阻 R Rsh與串聯(lián)電阻 R Rs的近似解法由第二節(jié)等效電路可得，當(dāng)流入負(fù)

5、載RL的電流為I,負(fù)載端壓為V時,(FF ),I - IL- ID- Ish- IL- I0(q(V彌s)AkTeI(RsRL)RshV V=IRL考慮在 VT0時，（2-17）的漸進(jìn)行為。對于硅太陽電池，一般情況下，滿足 q(V也)eAkT-1ILRsRsh1苴A壬2:1IL:1(2-17)(2-18)(2-19)根據(jù)（2-19），很容易得到，在 VT0時，（2-17）可以寫為I IIL-5R Rsh R Rsh八V VR RhV VRsh(2-20)IL= = I IscR Rsh式（2-20）表明，在 VT0時，曲線具有較好的線性關(guān)系。在VTV Voc時，（2-17）可以近似寫為ii=0

6、化簡（2-22）,可得I冬VqIRsRs6.太陽電池效率叮的計算在太陽電池受到光照時，輸出電功率和入射光功率之比就稱為太陽電池的效率,光電轉(zhuǎn)換效率。對（2-20）求微分，可以得到 業(yè)dVdV1 1，即V0EhdV力為IdI(2-21)因此，只要測量出在V T 0附近的I V曲線的斜率，就可以由（2-21）求出 R Rsh的值了。串聯(lián)電阻的解法同并聯(lián)電阻相類似，考慮V V T T V Voc的情況下，（2-17）的漸進(jìn)行為。(2-22)(2-23)對（2-20）求微分，可以得到 業(yè)dVdV）c1 1上，即R RsRsdVvocPVldI.寄約(2-24)所以,測量出在VTV Voc附近的I V

7、V 曲線的斜率，就可以由（2-24）求出 R Rs的值了。5.串聯(lián)電阻 R Rs的數(shù)值解法上面的算法因為連續(xù)使用了兩次近似，計算結(jié)果會有較大的系統(tǒng)誤差。的結(jié)果，可以采用數(shù)值解法?？紤]太陽電池的雙指數(shù)模型，負(fù)載電流為為了獲得更精確(q(V4tRs)fq(V 4tRs)=ILT01eAkT-1T 02e2AkT-1 )(2-25)也稱為RshVIRLRsh其中，A為太陽電池總面積（包括柵線圖形面積）?？紤]到柵線并不產(chǎn)生光電，所以可以 把 A A換成有效面積 A Aa（也稱為活性面積），即扣除了柵線圖形面積后的面積，同時計算得hc到的轉(zhuǎn)換效率要局一些。Pn=匚中（A）d九，為單位面積的入射光功率。 實際測