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一种太阳能光伏电池电气性能的测试

2013-8-29 13:59| 发布者: echo| 查看: 7094| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池,可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面,单晶硅 ...
       太阳能电池

 

电池电流(mA)/最大功率面积/电池电压

 

图3.对太阳能电池进行I-V曲线测量的典型系统,由一个电流源和一个伏特计组成。

       测量系统应该支持四线测量模式。采用四线测量技术能够解决引线电阻影响测量精度的问题。例如,可以用其中一对测试引线提供电压源,用另一对引线测量流过电池的电流。重要的是要把测试引线放在距离电池尽可能近一些的地方。

        图4给出了利用SMU测出的一种被照射的硅太阳能电池的真实直流I-V曲线。由于SMU能够吸收电流,因此该曲线通过第四象限,并且支持器件析出功率。

图4.正偏(被照射的)PV电池的这种典型I-V曲线表示输出电流随电压升高而快速上升的情形。

图4.正偏(被照射的)PV电池的这种典型I-V曲线表示输出电流随电压升高而快速上升的情形。

       其它一些可以从PV电池直流I-V曲线中得出的数据表征了它的总体效率--将光能转换为电能的好快程度--可以用一些参数来定义,包括它的能量转换效率、最大功率性能和填充因数。最大功率点是最大电池电流和电压的乘积,这个位置的电池输出功率是最大的。

       填充因数(FF)是将PV电池的I-V特性与理想电池I-V特性进行比较的一种方式。理想情况下,它应该等于1,但在实际的PV电池中,它一般是小于1的。它实际上等于太阳能电池产生的最大功率(PMAX=IMAXVMAX)除以理想PV电池产生的功率。填充因数定义如下:

        FF=IMAXVMAX/(ISCVOC)

       其中IMAX=最大输出功率时的电流,VMAX=最大输出功率时的电压,ISC=短路电流,VOC=开路电压。

       转换效率是光伏电池最大输出功率(PMAX)与输入功率(PIN)的比值,即:

       h=PMAX/PIN

       PV电池的I-V测量可以在正偏(光照下)或反偏(黑暗中)两种情况下进行。正偏测量是在PV电池照明受控的情况下进行的,光照能量表示电池的输入功率。用一段加载电压扫描电池,并测量电池产生的电流。一般情况下,加载到PV电池上的电压可以从0V到该电池的开路电压(VOC)进行扫描。在0V下,电流应该等于短路电流(ISC)。当电压为VOC时,电流应该为零。在如图1所示的模型中,ISC近似等于负载电流(IL)。

       PV电池的串联电阻(rs)可以从至少两条在不同光强下测量的正偏I-V曲线中得出。光强的大小并不重要,因为它是电压变化与电流变化的比值,即曲线的斜率,就一切情况而论这才是有意义的。记住,曲线的斜率从开始到最后变化很大,我们所关心的数据出现在曲线的远正偏区域(far-forwardregion),这时曲线开始表现出线性特征。在这一点,电流变化的倒数与电压的函数关系就得出串联电阻的值:

        rs=ΔV/ΔI

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