pcc cdte薄膜光伏电站系统效率研究11

1、朴成成杨宏指导老师答 辩 人CdTe薄膜光伏电站系统效率研究班级：光信息31学号：213090500612345绪论研究思路与方法实验平台搭建与测试温度系数计算与模型建立结论与展望绪 论选题背景发展历史研究意义主要贡献与创新1.1 选题背景0102随着全球工业化进程的加快，人们对于能源的需求日益增加，光伏发电作为可再生能源中重要的组成部分，在近几十年内，正不断的引起人们的关注和重视。目前世界各国正投入人力财力进行研发，推进产业化进程，大力开拓光伏应用市场。1.污染小2.可再生3.资源的普遍性4.可存储性5.灵活性6.分布式电力系统行业现状光伏发电的优点1.2 CdTe薄膜太阳电池发展历史195

2、6年年RCA首次提出利用CdTe制作太阳电池的想法，随后做出了效率约为2%的太阳电池1963年年1979年年1982年年1993年年2016年年异质结结构的CdTe薄膜太阳电池首次进入人们的视野法国CNRS利用气相传输沉积法，得到了转换效率大于7%的太阳电池Kodak实验室用化学沉积法制备出效率超过10%的太阳电池美国南弗罗里达大学报道了面积为1cm2的太阳电池，其转换效率为15.8 %First Solar的CdTe薄膜电池的实验室效率已经达到21.5%1.3 研究意义 CdTe薄膜太阳电池与太阳光谱非常匹配，最适合于光电能量转换。然而，在户外条件下，由于太阳辐照度及温度的影响，CdTe太阳

3、电池组件在户外的发电性能严重偏离了标准条件下的电力输出，从而影响了电站的系统效率。本题目通过对CdTe薄膜太阳电池在户外条件下的性能进行系统研究，探讨测试和评估CdTe薄膜光伏电站系统效率的方法，为电站优化设计奠定基础。1.4 主要贡献与创新12根据太阳电池的基础公式模型，计算出了CdTe薄膜太阳电池的电流、电压、功率温度系数通过计算温度系数，给出了适用于CdTe组件的短路电流、开路电压以及最大功率的标准-非标准条件转换模型。研究思路与方法理论基础研究思路2.1 理论基础CdTe太阳电池结构CdTe太阳电池原理玻璃衬底；作为前接触层的导电氧化物薄膜；CdS薄膜属于n型半导体，起到窗口层的作用，

4、其厚度一般在50100nm之间；CdTe薄膜作为吸收层附着在CdS上，属于p型半导体；在CdTe层上附着金属背接触层。主要基于光伏效应原理在光照时，太阳光经玻璃、TCO及CdS层，被CdTe层吸收，价带中的电子通过吸收光子的能量跃迁到导带，形成电子-空穴对，在内建电场的作用下发生分离。电子经CdS层运输到TCO前电极，空穴经CdTe层运输到背电极，产生光生电流。2.1 理论基础123 禁带宽度（1.5eV），接近理想光电转化效率（1.45eV）。具有很高的光学吸收系数寿命很长，一般平均可以使用20-25年，性价比高4温度系数低，特性参数受温度影响较小5弱光效应好6热斑效应小CdTe太阳电池特点

5、2.2 研究思路1太阳能模拟测试修正标称情况下的特征参数23654IV测试得到不同条件下的特征参数测试组件发电效率将实测数据代入模型中验证模型的准确性和可靠性建立CdTe太阳电池标准-非标准转换模型计算出电流电压功率温度系数实验平台搭建与测试实验平台的搭建光伏组件电特性研究3.1 实验平台的搭建实验器材辐射仪及PV200 太阳能模拟器并网逆变器及辐照计CdTe光伏组件规格：1200*600*6.8mm；最大功率：80W；开路电压：118.5V；短路电流：1.01A；最大功率点电压：91V；最大功率点电流：0.88A。3.2 光伏组件电特性研究太阳能模拟器测试利用室内的太阳能模拟器测试室温（25

6、）条件下辐照度为1000W/m2时CdTe太阳电池的电流、电压及功率等参数，检测出厂时标定的特征参数与实测特征参数是否一致，并进行矫正。IV测试选择春夏晴好天气在基础学科大楼楼顶进行户外测试。将组件正南方向放置，与地面成29度夹角。利用PV200及辐照计测试不同辐照度及温度下组件的特征参数。连接逆变器并网测试辐照计与组件放置在同一平面。将CdTe光伏组件连接并网逆变器并入电网，逆变器时刻跟踪户外组件的最大功率点，并读取一段时间内产生的电能。测试内容3.2 光伏组件电特性研究太阳能模拟器测试相对误差太阳能模拟器输出结果短路电流Isc开路电压Voc最大功率Pmax6.20%1.35%0.706%3

7、.2 光伏组件电特性研究IV测试短路电流受温度影响关系开路电压受温度影响关系3.2 光伏组件电特性研究连接逆变器并网测试日期天气发电量/kwh 辐照量/kwh5.10阴天0.08 6.9294195.12晴天0.08 2.672798TTeTEPRP h阴天时PR为76.9%晴天时PR为87.6%PT在T时间段内电站的平均系统效率；ET在T时间段内电站输入电网的电量；Pe电站组件装机标称容量；hTT时间段内方阵面上的峰值日照对数温度系数计算与模型建立温度系数的计算标准-非标准条件转换模型4.1 温度系数的计算模型温度系数的定义电流温度系数： 电压温度系数： 功率温度系数： /ITmAC/VTm

8、VC /PTmWC通过不同辐照度及温度下对于CdTe太阳电池的IV测试，可以推导出温度与电流、电压以及功率的关系式。4.1.1 短路电流phIK E光伏组件的光生电流Iph与辐照度E成正比，即在组件短路状态下，短路电流可近似等于光生电流，所以短路电流与辐照度也成正比温度与短路电流又成近似线性关系001()scIa TTa E4.1.1 短路电流1scscoooEIITTE可推得电流温度系数关系式为参数最佳估算a0 0.000723133405417554a1 0.00103127480059856均方差(RMSE): 0.0190353198653908电流温度系数0.00071/0.071%

9、/CC4.1.2 开路电压考虑辐照度对于电压的影响对于正常的组件，其等效并联电阻Rsh通常较大，所以在计算时可将最后一项忽略。开路时，将I=0，V=Voc带入0()exp 1ssphshq VIRVIRIIInkTR)ln(00IIIqnkTVphoc由于光生电流Iph远大于I00lnocnkTKEVqI4.1.2 开路电压温度对于开路电压的影响主要是因为对于禁带宽度的影响温度变化几乎不超过40，最后一项远远小于电池的开路电压，故可以忽略不计所以温度对于开路电压的影响可以用线性形式来描述00000ln31)()()(TTekTTTTVeETVTVocgococ010201()(1ln)ocEV

10、aa TTaE4.1.2 开路电压可推得电压温度系数关系式为参数最佳估算a0 119.3 a1 -0.00332107189761829a2 0.03310 均方差(RMSE): 0.819666999028444电压温度系数001()1( )ln()ococoEVVTTTE0.003/0.332%/32CC /Tn k T q T= 0.03310 4.1.3 最大功率mpmpmpPIV1mpmpooEIITToE001() 1( )ln()mpmpoEVVTTTE0011() 1( )ln()mpmpoompooEEPITTVTTTEE 1()1()ooTTTT1oTT001() 1( )

11、ln()mpmpooEEPPTTTEE4.1.3 最大功率01001() 1( )ln()mpoEEPaa TTTEE可推得功率温度系数关系式为参数最佳估算ao 80.5557701461937a1 -0.00257883660535831均方差(RMSE): 2.44669203649554功率温度系数001() 1( )ln()mpmpooEEPPTTTEE0.00257/0.257%/CC 4.2.1 短路电流标准-非标准条件转换模型1scscoooEIITTE0.071%/ C相对误差为1.5%4.2.2 开路电压标准-非标准条件转换模型相对误差为0.69%001()1( )ln()o

12、cocoEVVTTTE0.332%/ C 4.2.2 最大功率标准-非标准条件转换模型相对误差为0.88%001() 1( )ln()mpmpooEEPPTTTEE0.257%/ C 结论与展望研究总结问题评估5.1 研究总结在短路电流和开路电压方面，CdTe薄膜光伏组件受温度、辐照度影响的规律与晶体硅的十分相近。最大功率转换模型有很大不同短路电流、开路电压与最大功率标准-非标准条件转换模型的相对误差为1.5%，0.69%，0.88%晴天下发电效率较阴天的发电效率有所提升，说明太阳能发电效率受环境的影响较为明显通过对CdTe薄膜光伏组件进行多次户外场测试研究，以实测数据作为基础，通过对在晶体硅

13、上适用的基础公式进行推导，代入实测数据进行拟合，独立推导出CdTe薄膜光伏组件的电流、电压以及功率温度系数。通过拟合的公式，又推导出了标准-非标准条件转换模型。5.2 不足与展望在弱光情况下，由于PV200测试产生的误差较大，能否利用更加精确的设备对于组件的IV性能进行测试，修正现有的转换模型，需要进一步的研究一由于测试受天气因素的影响较大，导致不能对于全年西安地区的光照条件进行分析，给出更加合理的组件安装方案二4.2成果形式研究论文设计报告工程样机请在这里输入您的文字内容请在这里输入您的文字内容请在这里输入您的文字内容请在这里输入您的文字内容请在这里输入您的文字内容请在这里输入您的文字内容请

14、在这里输入您的文字内容请在这里输入您的文字内容4.2应用前景应用前景一应用前景二应用前景三这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容可以添加主要内容这里可以这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容可以添加主要内容这里可以添加5.2问题评估输入您的文字这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容输入您的文字这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容输入您的文字这里可以添加主要内容

15、这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容输入您的文字这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容ABCD5.3相关建议这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容这里可以添加主要内容相关建议一相关建议二相关建议三相关建议四参考文献这里输入标题文字一这里输入标题文字二这里输入标题文字三这里可以添加主要内