光伏组件参数计算.doc

等效电路当受到光照的太阳电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端产生端压，这时可以使用一个等效电路来描述太阳电池的工作情况。图中把太阳电池看成稳定产生光电流的电流源（假设光源稳定），与之并联的有一个处于正偏压下的二极管及一个并联电阻，显然，二极管的正向电流和旁路电流都是靠提供的，剩余的光电流经过一个串联电阻流入负载。ILIDCjRshIshVjRsRLI图2-2 p-n结太阳电池等效电路图由等效电路可得，当流入负载的电流为，负载端压为时， （2-17） （2-18）当负载从0变化到无穷的时候，就可以根据上式画出太阳电池的负载特性曲线（伏安特性曲线）。曲线上的每一点称为工作点，工作点和原点的连线称为负载线，斜率为，工作点的横坐标和纵坐标即为相应的工作电压和工作电流。若改变负载电阻到达某一个特定值，此时，在曲线上得到一个点，对应的工作电流与工作电压之积最大（），我们就称这点为该太阳电池的最大功率点，其中，为最佳工作电流，为最佳工作电压，为最佳负载电阻，为最大输出功率。负载特性曲线如下图所示：OVmVocImIscVIAM图2-3 太阳电池负载特性曲线参数的测量及计算当负载连续变化时，经过测量得到一系列IV数据，由此可以作出如图2-3所示的太阳电池的伏安特性曲线，同时计算出一些重要的参数。这些参数主要包括：开路电压，短路电流，最佳工作电压，最佳工作电流，最大功率，填充因子，串联电阻，并联电阻和电池效率。1. 开路电压，短路电流的计算从图2-3上可知，测量得到的曲线与V、I两轴的交点即开路电压，短路电流。2. 最佳工作电压，最佳工作电流，最大功率的计算一般情况下，直接求会有一些麻烦。所以，可以在计算机上按照步长，求得每一点的，然后直接取其中的最大值就是了。这时，该点所对应的电压和电流也就是最佳工作电压，最佳工作电流。3. 填充因子的计算最大功率（）与开路电压短路电流之积（）的比值就称为填充因子（），在图2-3中所表示的就是四边形与四边形面积之比。填充因子是表征太阳电池性能的优劣的重要参数之一。4. 并联电阻与串联电阻的近似解法由第二节等效电路可得，当流入负载的电流为，负载端压为时， （2-17） （2-18）考虑在时，（2-17）的渐进行为。对于硅太阳电池，一般情况下，满足 （2-19）根据（2-19），很容易得到，在时，（2-17）可以写为 （2-20）式（2-20）表明，在时，曲线具有较好的线性关系。对（2-20）求微分，可以得到，即 （2-21）因此，只要测量出在附近的曲线的斜率，就可以由（2-21）求出的值了。串联电阻的解法同并联电阻相类似，考虑的情况下，（2-17）的渐进行为。在时，（2-17）可以近似写为 （2-22）化简（2-22），可得 （2-23）对（2-20）求微分，可以得到，即 （2-24）所以，测量出在附近的曲线的斜率，就可以由（2-24）求出的值了。5. 串联电阻的数值解法上面的算法因为连续使用了两次近似，计算结果会有较大的系统误差。为了获得更精确的结果，可以采用数值解法。考虑太阳电池的双指数模型，负载电流为 （2-25）6. 太阳电池效率的计算在太阳电池受到光照时，输出电功率和入射光功率之比就称为太阳电池的效率，也称为光电转换效率。 （2-25）其中， 为太阳电池总面积（包括栅线图形面积）。考虑到栅线并不产生光电，所以可以把换成有效面积（也称为活性面积