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/ 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。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,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

2、称为负载线，斜率为RLR；h，显然，二极管的正向电流I - IL- ID- Ish-IL_I0广q(V4tRs)eAkT 1I (RsRL)Rsh(2-17)(2-18)RsIL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，经过测量得到一系列 I V 数据

3、，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Im，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，该点所对应的电压和电流也就是最

4、佳工作电压Vm，最佳工作电流I3.填充因子FF的计算最大功率（Pm）与开路电压短路电流之积（Voclsc）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OlscAVg面积之比。PmVm1mFF =Voc1scVoc1sc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，(FF),l - lL- lD- lsh- lL- l0(q(V眼)eAkTI(RsRL)Rsh(2-17)V =IRL（2-18）考虑在V r 0时，（2-17）的渐进行为。 对于硅太阳电池，一般

5、情况下，满足fq(V*s)eAkT-1：；：1ILRsIL(2-19):1Rsh1乞A兰2根据（2-19），很容易得到，在VT0时，（2-17 ）可以写为l lVIRsl lL-RshILVRsh(2-20)lLV=l丄scRsh式（2-20）表明，在V 0时，曲线具有较好的线性关系。在V、乂c时，（2-17）可以近似写为ILfqJM,AkT化简（2-22），可得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。对（2-20）求微分，可以得到dIdV1，即V0Rsh(dVIdV .VIdI(2-21)因此，只要测量出在V 0附近的

6、IV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，考虑V Voc的情况下，（2-17）的渐进行为。(2-22)AkT VII 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IV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)、fq(V 4tRs)、=IL_丨01eAkT1T 02e2AkT-1 )(2-25)Rsh =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），即扣除了栅线图形面积后的面积，同时计算得hc到的转换效率要高一些。Rn= （入）一d人，为