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晶硅太阳电池的厚度_硅太阳电池工程用数学模型

发布时间：2016-10-25 10:00

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硅太阳电池工程用数学模型_苏建徽(单二极管模型)

太阳能电池模型建模

第22卷　第4期

2001年10月

太　阳　能　学　报

ACTAENERGIAESOLARISSINICA

Vol.22,No.4

Oct.,2001

文章编号:0254-0096(2001)04-0409-04

硅太阳电池工程用数学模型

(合肥工业大学能源研究所,合肥230009)

苏建徽,余世杰,赵　为,吴敏达,沈玉梁,何慧若

摘　要:为实现光伏电站、光伏户用系统、光伏水泵系统、“风-光-柴-蓄”等各种涉及太阳能光伏利用复合能源系统的设计、数字仿真和动态模拟实验,以电子学理论为基础,讨论了满足工程应用精度且便于运算的太阳电池数学模型。该模型的特点是仅采用生产厂家为用户提供的太阳电池组件在标准测试条件(STC)下测出的Isc、Voc、Im、Vm作为参数,通过引入相应系数来考虑环境影响,并给出系数的典型值。实验结果表明模型的误差一般都在6%以下,可以满足对绝大多数工程项目进行物理模拟的精度要求。关键词:太阳电池;数学模型;工程应用中图分类号:TK514　　　文献标识码:A

0　引　言

太阳电池是利用半导体材料的光伏效应制成

的。所谓光伏效应是指半导体材料吸收光能后产生电动势的现象。

单体太阳电池是光电转换的最小单元,一般不能单独作为工程电源使用。将单体太阳电池进行串并联并封装后就成为太阳电池组件。太阳电池组件的I—V特性强烈地随日射强度S和较强烈地随电池温度T而变化,即I=f(V,S,T)。太阳电池组件生产厂家通常仅为用户提供产品在标准测试条件(STC)下测出的Isc、Voc、Im、Vm、Pm值,如何根据这些仅有的工厂测试数据在工程精度下复现组件及由相应组件构成之阵列在不同日射、不同温度下的I—V特性,对光伏系统技术人员来说显得特别需要,它是众多光伏系统研究及工程设计人员共同关心的课题。

根据电子学理论,太阳电池的等效电路如图1[1],[2]

所示。

由于器件的瞬时响应时间与绝大多数光伏系统的时间常数相比微不足道,因此结电容Cj在分析中可以忽略。设定图中所示的电压、电流正方向,可以得出太阳电池的I—V方程为　I=IL-I0

硅太阳电池工程用数学模型_苏建徽(单二极管模型)

exp

V+IRSq(V+IRS-1RShAKT

(1)

图1　太阳电池等效电路

Fig.1　Anequivalentcircuitofsiliconsolarcell

式中IL———光电流,A;I0———反向饱和电流,A;q———电子电荷(1.6×10C);K———玻耳兹曼常

-23

数(1.38×10J K);T———绝对温度,K;A———二极管因子;Rs———串联电阻,Ψ;Rsh———并联电阻,Ψ。

式(1)是基于物理原理的最基本的解析表达式,已被广泛应用于太阳电池的理论分析中,但由于表达式中的5个参数,包括IL、I0、Rs、Rsh和A,它们不仅与电池温度和日射强度有关,而且确定十分困难,因此不便于工程应用,也不是太阳电池供应商向用户提供的技术参数。

1　太阳电池工程用数学模型

工程用模型强调的是实用性与精确性的结合。考虑到借助光伏阵列模拟器或其它仿真软件针对光伏电站、光伏户用系统、光伏水泵系统、“风-光-柴-蓄”等各种涉及太阳能光伏利用的复合能源系统在

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