光伏组件参数计算

1、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Il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R；h，显然，二极管的正向电流/ qV、Id =1。eAkT -1和旁路电流 咕都是靠Il提供的，剩余的光电流经过一个串联电阻Rs流入负载Rl。IlRs图2-2 p-n结太阳电池等效电路由等效电路可得，当流入负载 Rl的电流为I，负载端压为V时,I - I l - I d - I sh -Il _ I 0广 q(V4tRs)e AkT 1I (Rs Rl)

2、Rsh(2-17)(2-18)V = irl当负载Rl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1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Rl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Rl到达某一个特定值Rm，此时，在曲线上得到一个点M，对应的工作电流与工作电压之积最大（Pm = ImVm），我们就称这点M为该太阳电池的最大功率点，其中，为最佳工作电流,Vm为最佳工作电压， Rm为最佳负载电阻，Pm为最大输出功率。负载特性曲线如下图所示:图2-3太阳电池负载特性曲线参数的测量及计算当负载Rl连续变化时，经过测量

3、得到一系列I V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Voc, 短路电流Isc，最佳工作电压 Vm，最佳工作电流Im，最大功率Pm，填充因子FF，串联电 阻Rs，并联电阻Rsh和电池效率 。1. 开路电压Voc，短路电流Isc的计算从图2-3上可知，测量得到的曲线与V、丨两轴的交点即开路电压 Voc，短路电流Isc。2. 最佳工作电压Vm，最佳工作电流I m，最大功率Pm的计算一般情况下，直接求 Pm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p =iv，然后直接取其中的最大值就是Fm 了。这时，该点

4、所对应的电压和电流也就是最 佳工作电压Vm，最佳工作电流I(FF ),3. 填充因子FF的计算最大功率（Pm）与开路电压短路电流之积（Voc Isc ）的比值就称为填充因子在图2-3中所表示的就是四边形OlmMVm与四边形OlscAVoc面积之比。PmVm 1 mFF =Voc 1 scVoc 1 sc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Rsh与串联电阻Rs的近似解法由第二节等效电路可得，当流入负载Rl的电流为I，负载端压为V时，l - l L - l D - l sh - l L - l 0r q(V 孤s)e AkTl(Rs Rl)RshV =IRl考虑在V 0时

5、，（2-17）的渐进行为。 对于硅太阳电池，一般情况下，满足广 q(V*s)e AkT -1Il RsRsh1 W A 兰2：；：1Il(2-17)(2-18)(2-19)根据（2-19），很容易得到，在 Vt 0时，（2-17 ）可以写为l IlRsh1 Il丄Rsh.Rsh(2-20)IlTsc_V_Rsh_V_Rsh式（2-20）表明，在V 0时，曲线具有较好的线性关系。对（2-20）求微分，可以得到dIdV1，即V0Rsh(dVIdV .VIdIRsh =(2-21)因此，只要测量出在V 0附近的I V曲线的斜率，就可以由（2-21）求出Rsh的值了。串联电阻的解法同并联电阻相类似，考

6、虑V Voc的情况下，（2-17）的渐进行为。在V 、乂c时，（2-17）可以近似写为(2-22)ILfqJM,AkT化简（2-22），可得AkT VI i lqiRsRs(2-23)对（2-20）求微分，可以得到dIdVV%1，即RsRs 二(2-24)所以,测量出在V Voc附近的I V曲线的斜率，就可以由（2-24）求出Rs的值了。5.串联电阻Rs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。的结果，可以采用数值解法。考虑太阳电池的双指数模型，负载电流为为了获得更精确(q(V4tRs)、f q(V 4tRs)、=Il _丨01e AkT1JT 02e 2AkT -1 )V IRlRsh(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。At Rn1 mVmFF 1 scVocFF I scVocAt RinAt Rn(2-25)其中，A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A换成有效面积Aa （也称为活性面积），即