OUC太阳能电池填充因子的测定

太阳能电池填充因子的测定

潘海东

(中国海洋大学12级海洋科学，青岛，266100)

摘要：在一定光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测得多组输出电压和输出电流，进而得到输出功率，绘制输出功率和输出电压的曲线，用matlab拟合，得到P-U曲线具体函数，对函数求极值从而找到最大功率和与之对应的最大工作电压和电流，最终得到填充因子。

关键字：填充因子，matlab，曲线拟合

1.引言

在寻找与最大功率对应的最大工作电压和最大工作电流时，很多人往往凭借感觉和经验在P-U图上估读，本文基于matlab对P-U曲线进行了函数拟合，再对函数求极值从而找到最大功率和与之对应的最大工作电压和电流。

2. 太阳能电池工作原理 (略)

3仪器及太阳能电池基本特性介绍

图1实验仪器

本实验采用金属卤光作为光源，能够保证光照的稳定，且这种光源的光谱很接近太阳光谱。

太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号P m表示。1此时的工作电压和工作电流称为最大工作电压和最大工作电流，分别用符号U m和I m表示，且有

P m = U m I m （1 ）填充因子FF是表征太阳能电池质量好坏的一个指标，其可表示为太阳能电池的最大输出功率和与之积的比，即

( 2 )

其中为太阳能电池的开路电压，为太阳能电池的短路电流2。

填充因子的值越大，说明太阳能电池输出特性越接近矩形，电池的光电转化效率越高。FF的典型值通常处于0.65到0.85，由太阳能电池的材料和器件结构决定。优质太阳电池的FF可高达0.8以上。

4进行实验及结果

在一定光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测得多组输出电压和输出电流，绘制输出电流和输出电压的曲线。

使用如下命令3：

I=[0,3,4,5,5,6,8,11,16,32,65,127,157,206,294,320,348,372,385,389, 391,392,394,396,397];

U=[3.45,3.44,3.43,3.37,3.35,3.34,3.34,3.33,3.32,3.29,3.24,3.18,3. 14,3.08,2.95,2.88,2.79,2.61,2.32,1.96,1.58,1.19,0.8,0.41,0.37]; plot（U,I）

图2太阳能电池伏安特性曲线

使用如下命令获得P-U曲线：

P=I.*U;

plot(U,P)

图3 P-U曲线

对图-3中的P-U 曲线四次多项式拟合

p=polyfit(U,P,4)

p =

-63.2227 236.1931 -163.0749 278.3480 68.0446

将原曲线和拟合后的曲线放在一张图中比较

命令如下：

u=3.45:-0.05:0;

p1=polyval(p,u);

plot(U,P,'.',u,p1,'k')

图4拟合曲线与原数据的比较

根据拟合曲线求最大功率和对应的最大工作电压：

命令如下4：

syms x,y

y=-63.2227*x^4+236.1931*x^3-163.0749*x^2+278.3480*x+68.0446 aa=vpa(solve(diff(y)),5)

aa =

2.4595

0.17121 - 0.64669*i

0.17121 + 0.64669*i

显然2.4595是最大工作电压，易求最大功率是966.775W，最大工作电流是393.078mA；而太阳能电池板开路电压为397V，短路电流为3.45V。由填充因子的定义及公式（1）（2）求得FF=0.70586。

5实验结果分析

本文最终求得实验所用太阳能电池的填充因子为0.70586，在FF的典型范围内。不过，由于曲线拟合的误差，环境光照的影响以及不可避免的系统误差，最终求得的填充因子与真实值有一定的误差。

参考文献

[1]袁镇等. 太阳能电池基本特性[J].现代电子技术，2007,27（1）：163-165

[2]cenyan.太阳能电池基本特性的测

量./doku.php?id=exp:common:tyndc,2014年6月4日

[3]胡良剑等.matlab数学实验.高等教育出版社，2006

[4]卓金武等.Matlab在数学建模中的应用，北京航空航天大学出版社，2011

Determination of solar cell fill factor

PAN HAIDONG

(Ocean University of China,QingDao,266100)

Abstract :In a certain light conditions, changes in solar cell load resistance, measured multiple output voltage and output current, and then get the output power, rendering output power and output voltage curve fitting, using MATLAB, P-U curves were obtained from the specific function, extreme value and find the maximum power and the corresponding maximum working voltage and current on the function, finally get the fill factor.

Keywords: fill factor, matlab, curve fitting