基于Lambert W函数的太阳电池组件参数提取及优化

为解决太阳电池组件模型精度和参数获取之间的矛盾,提出一种基于Lambert W函数的太阳电池组件参数确定及优化算法。利用Lambert W函数推导出太阳电池组件各参量的解析式,并结合太阳电池组件电压功率模型的最大功率点优化算法提高参量精度。实验表明,该方法不仅可精确获取太阳电池组件各参数值,且可使最大功率点的精度提高到1%以内。     

局部阴影下光伏组件的Matlab/Simulink仿真模拟与特性分析

针对局部阴影遮挡条件对光伏组件输出特性的影响进行仿真分析。建立改进的双二极管太阳电池数学模型,模型中二极管D2的反向饱和电流I02采用电池材料自身性能参数进行计算,模型除二极管的理想因子n1、n2是经验值,无需估计任何值。仿真模型以建立的双二极管太阳电池数学模型为基础,通过Matlab/Simulink对双二极管太阳电池进行建模。以双二极管太阳电池模型为基础,建立适用于局部阴影下光伏组件的电气模型,从而避免构建光伏组件过程中繁杂的数学建模工作。利用该模型对不同局部阴影条件下的太阳电池和光伏组件进行仿真模拟,并对仿真数据进行对比分析。分析结果表明,局部阴影的数量和分布均匀性不同,对光伏组件输出特性的影响也有所不同。     

太阳电池最大功率点参数求解方法研究

针对太阳电池最大功率点参数求解问题,首先基于太阳电池理想电路模型得出理想最大功率点参数求解公式,再结合一般电路模型进而推导出精确的最大功率点参数求解公式。然后,引入标准测试条件下的最大功率点电压和最大功率点电流,进而得出最大功率点参数的近似线性估算公式。基于多晶硅、单晶硅和非晶硅的5种太阳电池求解仿真实验验证该文求解方法的有效性,相对误差能满足实际应用需求。     

局部阴影遮挡下大尺寸光伏组件的输出特性研究

以太阳电池尺寸为210 mm×105 mm、电路结构为并串结构的大尺寸光伏组件为例，首先分析单片太阳电池不同阴影遮挡比例时的情况，然后分析光伏组件6种不同阴影遮挡比例和18种典型阴影遮挡位置和形状对大尺寸光伏组件输出特性的影响。结果表明：随着单片太阳电池阴影遮挡比例不断增大，二极管始终未导通，但光伏组件的最大功率逐渐降低，最后降至初始功率的2/3；阴影遮挡比例对采用并串电路结构的大尺寸光伏组件的I-V特性的影响是非线性的。对于整块光伏组件而言，阴影遮挡比例越大，光伏组件的最大功率越小；在同一阴影遮挡比例下，集中阴影遮挡对光伏组件最大功率损失的影响更大。     

基于一条I-V曲线提取硅太阳电池参数的一种新方法

依据硅太阳电池的短路电流Isc，开路电压Voc，最大功率点电流Imp，最大功率点电压‰等特性参数，结合电流方程在最大功率点处的极值表述，建立求解3个电性参数的封闭方程组，解出硅太阳电池的3个待定参数从而确定出硅太阳电池的电流方程。拟合的曲线与实验数据相比，结果证明了文中所提方法的正确性和可行性。     

基于一条Ⅰ-Ⅴ曲线提取硅太阳电池参数的一种新方法

依据硅太阳电池的短路电流I_(sc),开路电压V_(oc),最大功率点电流I_(mp),最大功率点电压V_(mp)等特性参数,结合电流方程在最大功率点处的极值表述,建立求解3个电性参数的封闭方程组,解出硅太阳电池的3个待定参数从而确定出硅太阳电池的电流方程。拟合的曲线与实验数据相比。结果证明了文中所提方法的正确性和可行性。     

局部阴影遮挡的太阳电池组件输出特性实验研究

结合太阳电池双二极管与雪崩击穿效应数学模型,设计太阳电池组件遮挡实验,并对组件性能进行实际测试。分别在有、无旁通二极管两种情况下,分析比较单片太阳电池小比例(1%～10%)、大比例(10%～100%)遮挡及多片电池阴影遮挡的太阳电池组件输出的I-V及P-V特性曲线。结果表明,有、无旁通二极管情况下,组件单片电池被遮挡1%～10%,整个组件输出功率下降比例均不超过2%,同一串电池片之间可允许存在小的功率差异或表面辐照强度差异(<5%)。同组件无旁通二极管多个电池遮挡实验显示,电池出现热斑效应时会被反向击穿,实验组件击穿电压约15V,为避免热斑损害,组件中应对少于15/0.6=25片串联电池并联一个旁通二极管。     

双面光伏组件发电性能影响因素理论与实验研究

基于视角系数模型,理论计算与实验分析双面光伏组件的背面辐照度分布,根据组件背面的辐照度模型和太阳电池等效电路的单二极管模型,采用I-V曲线叠加法计算其微失配损耗;并提出简化反射光谱模型准确计算反射太阳光谱,以光谱失配因子量化反射光谱对双面组件背面发电性能的影响,结合组件背面辐射视角系数模型,建立双面组件背面功率输出的计...     

基于动态环境变量的太阳电池模型研究

为研究动态环境变量与太阳电池输出特性的关系,在分析太阳电池工程数学模型的基础上,根据MPPT算法和电池外特性,提出2种新的电池模型表征思路。建立动态环境变量与开路电压U_(oc)、短路电流I_(sc)、最大功率点电压U_m、最大功率点电流I_m和最大功率点功率P_m这5个太阳电池输出特性参数之间的联系,并在Matlab/Simulink平台上搭建对应的仿真模型。同时,通过温度变化对太阳电池输出特性影响的试验,说明模型的有效性。试验结果表明基于MPPT算法的太阳电池模型相较于基于外特性的仿真模型计算结果误差率更低,但计算过程更复杂。     

测量方式对太阳电池输出性能测试的影响

通过对二线与四线接法测试单晶硅太阳电池I-V曲线的实验结果对比,分析串联内阻对于太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及最大输出功率测量结果的影响。结果发现串联内阻越大,太阳电池的短路电流、填充因子及最大输出功率测量结果越小,但对开路电压基本无影响。且太阳电池接收光强越大即输出电流越大时,串联内阻的影响也越大。二线法因串联内阻较大,相较四线测量方法,在光强分别为1160.69、734.61、470.15和232.14 W/m²时,最大功率降幅分别为64.73%、40.26%、22.98%、11.88%;填充因子降幅分别为64.10%、40.96%、22.22%、12.66%。表明内阻大小影响二线及四线测量结果,四线法测量方式能有效规避串联引线电阻和部分接触电阻,是较理想的测量方式。     

太阳电池的双指数简化模型

以太阳电池的双指数理论模型为研究对象,通过数值模拟的方法,建立太阳电池的简化模型,并利用太阳电池的实验数据进行了模拟分析.研究结果表明:以简化模型为基础,仅利用生产厂家为用户提供的产品在标准测试条件(STC)下测出的I∝、V∝、Im、Vm作为参数,能以较高的精度计算出太阳电池的,I-V特性,为太阳电池数学模型的工程应用提供了可能.     

N型单晶硅衬底上非晶硅/单晶硅异质结太阳电池计算机模拟

采用德国HMI研发的AFORS-HET软件模拟了N型衬底非晶硅,单晶硅异质结太阳电池的特性,结果表明随着发射层厚度的增加,短路电流下降,电池的短波响应变差.在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入不同的界面态密度(Dit).发现当Dit1012cm-2·eV-1时,电池的开路电压和填充因子均大幅减小,导致电池效率降低.当在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入本征非晶缓冲层后,电池性能明显改善,但是缓冲层厚度应控制在30nm以内.模拟的a-Si/i-a-Si:H/c-Si/i-a-Si:H/n a-Si双面异质结太阳电池的最高转换效率达到28.47%.     

温度对多晶硅太阳电池性能影响的研究

对商业用冶金级和太阳能级多晶硅太阳电池不同温度下的性能参数做了分析,验证了太阳能级硅电池的性能优势。实验结果表明,随着温度T的升高,开路电压V_(oc),最大输出功率P_m,转换效率η近似线性下降,短路电流I_(sc)近似线性上升,填充因子FF的实验值和理论值变化趋势一致,当T40℃时,FF随T升高明显下降。对开路电压V_(oc)随温度T升高的线性下降速率dV_(oc)/dT进行定量分析。dI_(sc)/dT变化量与dV_(oc)/dT相比可以忽略。     

太阳电池效率与串联电阻的近似指数关系

太阳电池的串联电阻对其效率有显著的影响。呈近似指数关系。串联电阻对填充因子有重要的影响。串联电阻。对太阳电池的卜一v特性进行数值分析，证明效率和串联电阻由实测的开路电压、短路电流和效率可以简便地数值计算确定     

微晶硅电池的制备及提高其效率的优化

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了不同硅烷浓度系列的微晶硅电池。结果表明:电池的开路电压随着硅烷浓度的增大而逐渐增加,而电池的短路电流则先增加后减小,在转折点电池的效率达到最大,填充因子则变化不明显;(220)择优取向出现,I(220)/I(111)比值大,电池的短路电流密度也大,电池的效率也最高;在实验的范围内,电池的短路电流密度和厚度成正比例关系;首次在国内制备出了效率达7.3%,短路电流密度(Jsc)为21.7mA/cm2,开路电压(Voc)为0.52V,填充因子(FF)为65%的微晶硅电池。     

染料敏化太阳电池中电子传输性能

通过检测染料敏化TiO2纳米晶太阳电池中TiO2膜厚度和入射光的强度对电池光电转换性能的影响来研究电池中电子的传输性能。结果表明：TiO2膜厚度和入射光强度对电池性能有很大的影响。当TiO2膜厚度增大时，电池的短路电流(Isc)加大，而填充因子(ff)下降，开路电压(Voc)先上升后下降，电池的单色光光电转化效率(IPCE)增大；当光强度加大时，电池的短路电流和开路电压均增加，但是电池的填充因子降低。并用UV-Vis等手段表征了染料RuL2(SCN)2。     

临近空间太阳电池模型修正与发电量预测研究

由于在飞行过程中,温度、辐照度和倾角变化都会对临近空间飞行器上太阳电池的输出功率及效率产生影响,该文利用太阳光模拟器及薄型晶体硅太阳电池,进行多组测量实验,得到在不同温度、辐照度和倾角条件下,太阳电池的短路电流、开路电压等参数,并通过与模型仿真结果进行对比,对已有太阳电池电模型进行修正,得到更接近真实飞行工况的临近空间飞行器用薄型晶体硅太阳电池的模型。最后,基于修正后的模型通过仿真对太阳电池阵列在临近空间的全天发电功率变化趋势进行预测,可为临近空间飞行器用太阳电池阵列设计与功率预测提供重要参考。     

太阳能LED照明路灯充电器的研制

开发了一太阳能LED照明路灯系统,所提出的充电方法既能实现太阳电池的最大功率点跟踪(MPPT)又能满足蓄电池电压限制条件和浮充特性。结合开发实例对充电电路拓扑结构的选择、电路的启动、开关管的占空比、电路驱动和抗干扰问题进行了分析。所开发的系统已经稳定运行半年,测试表明:充电器能够依据蓄电池的不同状态准确切换到MPPT充电、恒压充电和浮充方式。充电器启动电流约为0.06A,最大工作电流可达到10A。     

卫星太阳翼在轨输出功率预测模型

该文介绍一种卫星太阳翼在轨功率输出预测方法,由单体太阳电池根据固体物理理论推导出来直流理论分析模型获得其等效电路,通过对单体太阳电池串、并联后组成的太阳翼电气电路,获得太阳翼等效电路,并根据该等效电路推导出太阳翼的直流分析模型。将太阳翼的直流分析模型转化为由单片太阳电池片开路电压Voc、短路电流Isc、最大功率点电压Vmp、最大功率点电流Imp这4个参数决定的太阳翼工程应用方程。同时,通过地面试验获得单体太阳电池的电压和电流衰降系数,获取太阳翼实际在轨不同时刻的开路电压VAoc、短路电流IAsc、最大功率点电压VAmp、最大功率点电流IAmp,并通过计算获取太阳翼工作点电压、电流,得到太阳翼的在轨预测工作输出功率。通过将该文模型预测值与太阳翼实际在轨输出电流、电压遥测值进行比较,验证该预测模型的有效性。该预测模型可通过单体太阳电池的4个工程参数,获得整个太阳翼的直流分析模型,便于太阳翼设计阶段建模分析的工程化应用。     

染料敏化太阳电池中TiO2有序膜的制备及应用

探讨了一种简便的制备二氧化钛有序薄膜的方法及其在染料敏化太阳电池中的应用。用合成的聚苯乙烯悬浮液,采取垂直自然沉积法和水平自然沉积法得到了聚苯乙烯胶体晶体;以垂直自然沉积法得到的聚苯乙烯胶体晶体为模板制备了纳米二氧化钛有序薄膜;用所制得的二氧化钛有序膜组装成染料敏化太阳电池,在模拟日光下进行了光电性能测试,开路电压为0.780V,短路电流密度为0.612mA/cm2。此外,还对胶体晶体模板和二氧化钛有序膜的微观结构进行表征和讨论。