光伏发电基础精品PPT课件

1) U D Rsh
（２－２）
U OC
AkT q
ln( ISC I0
1)
（２－3）
式中I０ 为光伏电池内部等效二极管ＰＮ结反向饱和电流； UＤ 为等效二极管端电压； Ｔ 为热力学温度；
Ａ 为ＰＮ结曲线常数。
２光伏电池的数学模型
２.3实用方程 忽略RS、RSH,则Iph≈ISC UD≈U,式(2-2)可化简为:
２.6 光伏电池的转换效率及其影响因素
UmIm UmIm 100%
Pin
SAall
S 为光照强度 Aall 为电池总的光照总面积
影响效率最为重要的三个因素为: 照特性和温度特性。
光谱响应、光
２光伏电池的数学模型
２.6 光伏电池的转换效率及其影响因素 光谱响应 太阳光谱中，不同波长的光不同的能量，所含的光 子数目也不相同。因此，光伏电池接受光照射所产生的 光子的数目也就不相同。 光伏电池在入射光中每一种波长的光能作用下所收 集到的光电流，与相对于入射到电池表面的该波长的光 子数之比，叫做光伏电池的光谱响应。 能够产生光生伏特效应的太阳能辐射波长范围一般 在0.4~1.2 m ， 最大灵敏度在0.8~0.95 m 之间。
当应用场合需要较高的电压和电流，可把多个组 件再经过串并联安装在支架上，构成了光伏电池阵列 （Array)，满足负载所需的功率要求．
１.光伏电池的基本原理和等效电路
１.2光伏电池阵列
2.光伏电池数学模型
2.1单体光伏电池的等效电路 等效电路如图所示
Iph为光生电流，其值正比于光伏电池的面积和入 射光的辐照度。
１.光伏电池的基本原理和等效电路
１.１ 光伏发电基本原理 太阳光照射到由P、N型两种不同半导体材料构成的太
阳能电池上时，一部分光线被反射，一部分光线被吸收， 还有一部分光线透过电池片。
被吸收的光能激发被束缚的电子，产生“电子-空穴” 对，在PN结内电场作用下，电子、空穴相互运动，若在电 池两端接上负载，负载上就有电流流过。当光线一直照射 时，负载上源源不断地有电流流过。
( Um 1)
C2
U OC ln(1
Im
)
I sc
（２－6）
由式(2-5)、(2-6)计算出C1、C2即可由(2-4)确定光伏电 池的伏安特性曲线。
2.光伏电池数学模型
２光伏电池的数学模型
２.4 伏安特性曲线
２光伏电池的数学模型
２.5 填充系数
FF
U mIm
U
OC
I
. SC.
２光伏电池的数学模型
U
I L ISC [1 C1(e C2UOC 1)]
（２－4）
式中,
C1
I0 I SC
; 。 C2
ln(
1 1
1)
C1
２光伏电池的数学模型
２.3实用方程 在最大功率点处，有IL=Im ,U=Um ，可解出C1
Um
C1
(1
Im I SC
)e
C.=0 ,U=UOC ，可解出C2
3光伏发电运行失配现象及机理
3.3 减轻功率失配损失的措施 对多个串联电池配置一个或几个旁路二极管，如图。
旁路二极管会在某个串联模块受到阴影影响的情况下产 生作用。当被遮蔽部分带有负电压而且其大小达到二极 管导通电压时，旁路二极管可以把遮蔽部分短路，从而 避免失配现象带来的功率损失。
3光伏发电运行失配现象及机理
与入射光谱辐射照度的对数成正比，与光伏电池 的面积无关。在每平方厘米100MW太阳光谱辐照度，空 载电压约为450~600mV,最大可达690mV。
2.光伏电池数学模型
２.2单体光伏电池的电量方程
等效电路中各变量的方程式如下：
qU D
I D I0 (e AkT 1)
（２－1）
IL
qU D
I ph I0 (e AkT
3光伏发电运行失配现象及机理
3.1 失配现象 由于局部光照强度的减弱（树、云层、建筑物的阻
碍造成的阴影等）或生产工艺的问题，造成模块中某个 单体光伏电池的电流小于其他单体光伏电池的电流，该 电池可能在某一情况下带上负电压，变成负载消耗其他 正常电池产生的功率，模块性能骤降，这就是失配现 3.2 失配的原因 （1）产品问题 （2）环境问题 （3）阴影问题 （4）模块老化问题
3.3 减轻功率失配损失的措施 电池并联运行时，若太阳辐射不一致，电池板的电
光伏发电技术
１.光伏电池的基本原理和等效电路
１.１ 光伏发电基本原理 太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能
转换成电能, 能将光能转换成电能的能量转换器之一，就 是光伏电池。
光伏电池的物理基础是由两种不同半导体材料构成的 大面积PN结，以及非平衡少数载流子在PN结内电场作用下 形成的漂移电流。
２光伏电池的数学模型
２.6 光伏电池的转换效率及其影响因素 光照特性 由伏安特性曲线可知，短路电流受光照强度的影响 较大，而开路电压受光照强度的影响较小。 如果进行较粗略的简化，可以设Im∝ISC∝S。则有
Um∝UOC∝lnS
ln S
２光伏电池的数学模型
２.6 光伏电池的转换效率及其影响因素 温度特性 空载电压线性地随电池温度变化,且呈现负温度系数； 而短路电流则呈现正温度系数,但随温度变化很小。光伏 电池温度越高，其所输出的最大功率越小，效率越低。
ID为暗电流，是指在无光照时，由外电压作用下PN 结内流过的单向电流。
RS、RSH均为光伏电池本身固有电阻。因RS很小、RSH 很大，所以进行理想计算时，它们都可以忽略不计。
2.光伏电池数学模型
2.1单体光伏电池的等效电路
描述光伏电池特性的两个重要参数分别是 1.短路电流ISC
与光伏电池的面积有关，1cm2光伏电池的短路电 流约为16~30mA，且与入射光谱辐射照度成正比。 2.空载电压UOC
单片太阳能电池就是一个薄片状的半导体PN结。标准 光照条件下，额定输出电压为0.5V左右。
１.光伏电池的基本原理和等效电路 １.１ 光伏发电基本原理
１.光伏电池的基本原理和等效电路
１.2光伏电池阵列
由一片单晶硅片构成的太阳能电池称为单体（Cell)。 单体电池的电压电流很小（0.45~0.50V、20~25mA/cm2)，一 般不能单独作电源使用，需将它们串、并联封装后， 构成光伏电池组件(模块Module)使用，一个组件上光伏 电池的标准数量是36~40个(10cmX10cm)。