光伏电池模型

一、 光子在光伏电池中激发的电流I SC )]([

ref TMP ref

ref SC SC T T J G G

I I -+= SCref I

ref T

ref G

TMP J

G T 标准测试环境下光伏电池的短路电流 标准测试环境温度，取 25 ℃

环境温度为ref T 时的辐照度，取1000 W/m 2；

I SC 的温度系

数

辐照度， W/m 2

本体温度，

℃

二、通过 pn 结的总扩散电流 I d

]1)[exp(0-+=T

S

d nV IR V I I

I 0

V T

n

二极管饱和电流，A 热势差，V

二极管理想因子

V T 表达式为：

C T N q

K

T V )273

(+= K

q

N C

玻尔兹曼常数，1.38×10-23J/K 单位电荷，1.6×10-19C 光伏组件中光伏电池的数量,个

则 }1])273

()

({e x p [

*0-++=T nK N IR V q I I C S d

三、通过电阻R sh 的电流I sh sh

S

sh R IR V I +=

最后光伏电池理论计算模型为

sh

S

T S SC sh d SC R IR V nV IR V I I I I I I +-

-+-=--=}1]{exp[*0 （1）

A 、工程计算

工程计算方法以出厂参数为依据通过对上式作两个近似假设，即并联电阻Rsh 很大，串联电阻Rs 很小，将式(1)改写成

)]1)(exp(

1[21--=OC

SC V C V

C I I 其中参数C1、C2的求解利用最大功率点 V=Vm ，I=Im 和开路状态I=0，V=V oc 两个条件，及

1)exp(2>>OC

V C V ,简化计算过程，得：

OC

m U U SC

m I I I C )

(1-= 12)]1)[ln(1(

---=SC

m OC m I I

U U C 注：光伏电池的工程计算模型是描述标准测试条件下的特性曲线，一般工况需加补偿系数。

B 、理论模型计算方法

理论模型参数计算方法以上图为依据，对式（1）的参数不做理想假设，因此需要求出 I 0，R S ，R sh 三个未知参数的值。由式（1）可知三个未知参数无法用已知参数求解，因此采用迭代的算法。

根据伏安特性曲线最大功率点处0=dV dP (即V

dV dI 1

-=),令V D =V+IR S ，I 对V D 求导得V D 得表达式

])1(ln[

0I V R V I V V T

sh T D -=

将最大功率点坐标（V m ，I m ）带入，得出V m ，I m 的表达式： ])1(ln[

0I V R V I V V T

sh m m T Dm -=

]1)[exp(0-=T

Dm

Dm V V I I 结合图和基尔霍夫定律

m

m

Dm S Dm

m SC

Dm

sh I U U R I I I U R -=

--=

进而得

1

)exp(0--=T OC sh

OC SC V V R V I I