局部陰影遮擋下太陽(yáng)電池串聯(lián)組輸出特性實(shí)驗(yàn)研究打印

1、西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）局部陰影遮擋下太陽(yáng)電池串聯(lián)組件輸出特性實(shí)驗(yàn)研究專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：電子092班作者：指導(dǎo)教師：職稱：副教授答辯日期：2013-06-24摘 要太陽(yáng)能發(fā)電作為一種新型的綠色能源，以其永不枯竭，無污染，不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)，得到迅速的推廣應(yīng)用。然而在光伏系統(tǒng)實(shí)際使用的過程中，由于受到天空云層，周圍的建筑物，樹木遮擋，光伏陣列表面灰塵等因素的影響，光伏陣列受到的光照不均勻產(chǎn)生陰影問題,陰影面積較大時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響輸出功率的。通過了解電池工作原理，學(xué)習(xí)熱斑熱效應(yīng)，熟悉太陽(yáng)電池測(cè)試儀的使用來確定實(shí)驗(yàn)方案。設(shè)計(jì)太陽(yáng)電池組件遮擋實(shí)驗(yàn)，對(duì)組件的輸出特性進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試。分別在有

2、無旁路二極管的情況下對(duì)遮擋面積相同的組件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和分析。結(jié)果表明遮擋面積小于10%時(shí)，最大輸出功率基本不變。有旁路二極管時(shí)在連續(xù)遮擋多片時(shí)，它的最大輸出功率基本不變，而無旁路二極管時(shí)則急劇下降。有旁路二極管時(shí)遮擋面積達(dá)到70%以后最大輸出功率就基本不變，而無旁路二極管時(shí)則一直呈下降趨勢(shì)，只是在遮擋面積達(dá)到70%以后下降幅度變緩。如果電池長(zhǎng)時(shí)間遭到遮擋就會(huì)導(dǎo)致熱斑效應(yīng)，甚至造成電池不可逆的損毀，因此根據(jù)旁路二極管選擇原則，每27片并聯(lián)一個(gè)旁路二極管。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)電池組件、陰影遮擋、輸出特性、旁路二極管、熱斑效應(yīng)AbstractSolar power as a new type

3、 of green energy, with its endless, no pollution, is not subject to regional restriction etc, and get the rapid popularization and application. However in the photovoltaic (pv) system in the process of actual use, due to the sky clouds, surrounding buildings, trees, shade, photovoltaic array surface

4、 dust, the influence of such factors as photovoltaic array problem caused by uneven illumination of the shadow. Will seriously affect the output power of the shadow area is larger. By understanding the battery working principle,learning hot spot heating, familiar with the use of the solar cell teste

5、r is to determine the experiment scheme. Block experimental design solar cell components, the output characteristics of components for the actual test. Respectively in the presence of the bypass diode to shade the area under the condition of the same component testing, finally carries on the summary

6、 and analysis about the experiment.Shade the area is less than 10%, the results show that the maximum output power basically remain unchanged. Have a bypass diode in continuous barrier, more basic unchanged, and its maximum power output without a sharp drop in the bypass diode. Have the bypass diode

7、 shade the area reached 70% after the maximum output power is basically remain unchanged, but without the bypass diode has been a downward trend, just after the keep out area reached 70% decline was slowing. If the battery for a long time been sheltered leads to a hot spot effect, even causes irreve

8、rsible damage to batteries, so according to the bypass diode choice principle, every 27 pieces of a bypass diode in parallel.Keywords: solar cell components, shadow shade, output characteristics, the bypass diode, hot spot effect目 錄第1章 緒論11.1 研究背景11.2 光伏發(fā)電的應(yīng)用情況31.3 本文的主要內(nèi)容4第2章 太陽(yáng)電池理論基礎(chǔ)52.1太陽(yáng)電池工作原理52

9、.1.1 光伏效應(yīng)952.1.2 太陽(yáng)電池的單二極管等效電952.1.3 太陽(yáng)電池表征參數(shù)962.2熱斑效應(yīng)108第3章.太陽(yáng)電池輸出特性實(shí)驗(yàn)研究103.1測(cè)試儀器及組件103.1.1 XJCM系列太陽(yáng)電池測(cè)試儀的工作原理103.1.2 XJCM系列太陽(yáng)電池測(cè)試儀使用123.2實(shí)驗(yàn)研究143.2.1 陰影設(shè)計(jì)方案143.2.2 遮擋面積的確定153.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟153.2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析163.2.5 如何提高太陽(yáng)電池組件輸出功率243.4.陰影遮擋下太陽(yáng)電池組件數(shù)學(xué)模型25第4章 總結(jié)28致謝.30參考文獻(xiàn).31附錄.Iiii第1章 緒論1.1 研究背景聯(lián)合國(guó)氣候變化框架條約締約國(guó)簽訂

10、的京都議定書在2005年2月16日生效，簽署的國(guó)家已達(dá)185個(gè)。中國(guó)是第37個(gè)簽約國(guó)。議定書主要反映了人類應(yīng)對(duì)地球變暖這一有害現(xiàn)象進(jìn)行有效控制的迫切需要，規(guī)定主要工業(yè)國(guó)(發(fā)達(dá)國(guó)家)在2008-2012年期間將二氧化碳等6種溫室氣體排放量從 1990年的水平進(jìn)行削減。全球削減溫室氣體排放的京都議定書重新引起了世界范圍內(nèi)對(duì)可再生能源的重視。我國(guó)擁有豐富的新能源與可再生能源可供開發(fā)利用，近十年來的高速經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)使我國(guó)迫切需要加大對(duì)新能源和可再生能源的開發(fā)利用，以解決能源短缺問題，保障能源供應(yīng)安全1。太陽(yáng)能是一種能量巨大的可再生能源，據(jù)估算，太陽(yáng)能傳送到地球上的能源，每40秒鐘就有相當(dāng)于210億桶石油的

11、能量傳送到地球，相當(dāng)于全球一天所消耗的能源。在目前的幾種新能源技術(shù)中，太陽(yáng)能以其突出的優(yōu)勢(shì)被定位為最具前景的未來能源，有無盡的潛力。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電方式，太陽(yáng)能電池單元是光電轉(zhuǎn)化的最小單位，是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的核心，其開發(fā)、生產(chǎn)直接影響到太陽(yáng)能發(fā)電的普及和發(fā)展。將太陽(yáng)能電池單元進(jìn)行串并聯(lián)并封裝后可以做成太陽(yáng)能電池組件，其功率一般為幾瓦到幾百瓦，這種太陽(yáng)能電池組件是可以單獨(dú)作為電源使用的最小單元，可以將太陽(yáng)能電池組件進(jìn)行進(jìn)一步的串并聯(lián)，構(gòu)成太陽(yáng)能電池方陣，以滿足負(fù)載所需要的功率輸出。和常規(guī)能源相比較，太陽(yáng)能資源具有如下5個(gè)優(yōu)越性2:1.取之不盡，用之不竭

12、太陽(yáng)內(nèi)部由于氫核的聚變熱核反應(yīng)，從而釋放出巨大的光和熱，這就是太陽(yáng)能的來源。根據(jù)氫核聚變的反應(yīng)理論計(jì)算，如果太陽(yáng)像目前這樣，穩(wěn)定地每秒鐘向其周圍空間發(fā)射輻射能，在氫核聚變產(chǎn)能區(qū)中，氫核穩(wěn)定燃燒的時(shí)間，可在60億年以上。也就是說太陽(yáng)能至少還可像現(xiàn)在這樣有60億年可以穩(wěn)定地被利用。2.就地可取，不需運(yùn)輸?shù)V物能源中的煤炭和石油資源在地理分布上的不均勻，以及全世界工業(yè)布局的不均衡造成了煤炭和石油運(yùn)輸?shù)牟痪?。這些礦物能源必須經(jīng)過開采后長(zhǎng)途運(yùn)送，才能到達(dá)目的地，給交通運(yùn)輸造成壓力。3.分布廣泛，分散使用太陽(yáng)能年輻射總量一般大于5.04x106kJ/m2，就有實(shí)際利用價(jià)值，若每年輻射量大于6.3x106k

13、J/m2，則為利用較高的地區(qū)。世界上約有二分之一的地區(qū)可以達(dá)到這個(gè)數(shù)值。雖然太陽(yáng)能分布也具有一定的局限性，但與礦物能、水能和地?zé)崮艿认啾热钥梢暈榉植驾^廣的一種能源。4.不污染環(huán)境，不破壞生態(tài)人類在利用礦物燃料的過程中，必然釋放出大量有害物質(zhì)，如SO2，CO2等，使人類賴以生存的環(huán)境受到了破壞和污染。此外，其它新能源中水電、核能、地?zé)崮艿?，在開發(fā)利用的過程中，也都存在著一些不能忽視的環(huán)境問題。但太陽(yáng)能在利用中不會(huì)給空氣帶來污染，也不破壞生態(tài)，是一種清潔安全的能源。5.周而復(fù)始，可以再生在自然界可以不斷生成并有規(guī)律地得到補(bǔ)充的能源，稱為可再生能源。太陽(yáng)能屬于可再生能源。煤炭、石油和天然氣等礦物能源

14、經(jīng)過幾十億年才形成，而且短期內(nèi)無法恢復(fù)。當(dāng)今世界消耗石油、天然氣和煤炭的速度比大自然生成它們的速度要快一百萬倍，如果按照這個(gè)消耗速度，在幾十億年時(shí)間里所生成的礦物能源將在幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)就被消耗掉。目前太陽(yáng)能利用的方式有:太陽(yáng)能光伏發(fā)電，太陽(yáng)能熱利用，太陽(yáng)能動(dòng)力利用，太陽(yáng)能光化學(xué)利用，太陽(yáng)能生物利用。其中太陽(yáng)能光伏發(fā)電以其優(yōu)異的特性近年來在全世界范圍得到了快速發(fā)展，被認(rèn)為是當(dāng)前世界上最具發(fā)展前景的新能源技術(shù)，各發(fā)達(dá)國(guó)家均投入巨資競(jìng)相研究開發(fā)，并積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，大力開拓太陽(yáng)能光伏發(fā)電的市場(chǎng)應(yīng)用。1.2 光伏發(fā)電的應(yīng)用情況太陽(yáng)能發(fā)電近年來得到了比較廣泛應(yīng)用：主要有太陽(yáng)能光電應(yīng)用（太陽(yáng)能光伏發(fā)電，太陽(yáng)

15、能光熱發(fā)電），太陽(yáng)能應(yīng)用光熱（太陽(yáng)能熱水器，太陽(yáng)能制冷與制熱空調(diào)等），還有用太陽(yáng)能的自然采光和傳輸?shù)?。光能發(fā)電是當(dāng)今世界的尖端科技，將為全人類徹底解決“能源危機(jī)”“環(huán)境污染”和“可持續(xù)發(fā)展”等三大世界難題，將做出歷史性、跨世代的偉大貢獻(xiàn)，將為人類利用新能源、新技術(shù)方面進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，引發(fā)一場(chǎng)世界科技革命，讓全人類過著健康、幸福、和諧的生活.基于光伏發(fā)電廣闊的市場(chǎng)前景，提高光伏組件的發(fā)電效率即輸出功率是不變的的熱點(diǎn)。太陽(yáng)電池通常通過串聯(lián)的方式組成太陽(yáng)電池組件，太陽(yáng)電池電性能不匹配或使用過程中有陰影遮擋以及光強(qiáng)分布不均勻等因素是導(dǎo)致太陽(yáng)電池組件輸出功率降低的重要原因13。研究電性能不匹配因素的

16、影響對(duì)設(shè)計(jì)太陽(yáng)電池組件有指導(dǎo)作用并利于正確判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出降低或失效有重要參考意義4。國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)幾年來也開展了相關(guān)理論的研究6?？紤]到旁路二極管激活后對(duì)電路的影響，從理論上推導(dǎo)出了串聯(lián)太陽(yáng)電池組件被部分遮擋后的I-V曲線和P-V曲線5，但實(shí)驗(yàn)方面的研究還是不夠。因此對(duì)太陽(yáng)電池被部分遮擋下輸出特性的研究將對(duì)如何降低陰影的影響具有重大的意義。而且由于在實(shí)際環(huán)境太陽(yáng)電池在工作的時(shí)候會(huì)經(jīng)常遇到遮擋的情況如果陰影的面積很大對(duì)嚴(yán)重降低輸出功率，甚至造成太陽(yáng)電池不可逆的損毀。因此研究局部陰影遮擋下太陽(yáng)電池輸出特性，通過設(shè)計(jì)模型，為計(jì)算有陰影遮擋的光伏組件實(shí)際輸出功率提供依據(jù)；為設(shè)計(jì)保護(hù)電路提供方向。并

17、聯(lián)了旁路二極管的光伏模組6-7，在局部陰影條件下PV特性曲線可能出現(xiàn)多個(gè)極點(diǎn)，導(dǎo)致常規(guī)的最大功率點(diǎn)跟蹤算法失效，因此必需設(shè)計(jì)為避免陷入局部極大值點(diǎn)的最大功率點(diǎn)跟蹤算法，此研究目前仍是研究熱點(diǎn)。沒有一個(gè)完善的模型可與各種比例遮擋下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合8；如何有效降低陰影的影響目前還沒有很好的解決方案；目前實(shí)驗(yàn)室里組件的輸出測(cè)試大多模擬研究的是短時(shí)間內(nèi)陰影對(duì)輸出特性的影響，但實(shí)際環(huán)境中例如遇到陰雨天云層的遮擋很多情況下是長(zhǎng)時(shí)間的，此時(shí)電池背遮擋電池會(huì)作為負(fù)載發(fā)熱，而溫度對(duì)太陽(yáng)電池組件的輸出特性影響是非常大的，這時(shí)實(shí)驗(yàn)室里得到的結(jié)論就不能有效的知道實(shí)際了，因此對(duì)室外環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間的遮擋實(shí)驗(yàn)研究還很欠缺。1

18、.3 本文的主要內(nèi)容太陽(yáng)電池以及組件簡(jiǎn)介，太陽(yáng)電池組件測(cè)試儀簡(jiǎn)介，熱斑效應(yīng)介紹，太陽(yáng)電池輸出功率影響因素以及如何有效減少影響，本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)實(shí)際操作過程以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，旁路二極管的選擇，現(xiàn)有的誤差較小的模型，如何有效降低陰影的影響。研究太陽(yáng)不同陰影遮擋對(duì)太陽(yáng)電池輸出性能的影響規(guī)律。利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的光伏組件和太陽(yáng)電池測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)計(jì)太陽(yáng)電池組件局部陰影遮擋下輸出特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)組件輸出性能進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，分析、總結(jié)測(cè)試結(jié)果，參考相關(guān)資料，建立局部陰影遮擋下串聯(lián)光伏組件輸出特性模型。第2章 太陽(yáng)電池理論基礎(chǔ)2.1太陽(yáng)電池工作原理2.1.1 光伏效應(yīng)9光照在半導(dǎo)體上時(shí)，光子講進(jìn)入P-N結(jié)區(qū)，甚至深入到半

19、導(dǎo)體內(nèi)部。能量大于禁帶寬度的光子，由本征吸收在結(jié)的兩邊產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。事實(shí)是，這種光激發(fā)對(duì)少數(shù)載流子濃度的影響很大。另一方面，由于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)內(nèi)存在較強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)（由n區(qū)指向p區(qū)），少數(shù)載流子將受該場(chǎng)的作用，p區(qū)的電子穿過P-N結(jié)進(jìn)入n區(qū)；n區(qū)的空穴進(jìn)入p區(qū)，使p端電勢(shì)升高，n端電勢(shì)降低，于是在P-N結(jié)兩端形成了光生電動(dòng)勢(shì)系統(tǒng)吸收光能后兩端產(chǎn)生電動(dòng)現(xiàn)象,產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)就是光生伏特效應(yīng)，簡(jiǎn)稱光伏效應(yīng)。圖2-1 太陽(yáng)電池光照示意圖2.1.2 太陽(yáng)電池的單二極管等效電9太陽(yáng)電池相當(dāng)于具有與受光面平行的極薄的P-N結(jié)大面積等效二極管，因此可以假設(shè)光電池為一個(gè)二極管與太陽(yáng)光電流發(fā)生源所并聯(lián)的等

20、效電路。但因?yàn)椴牧媳旧砭哂幸欢ǖ碾娮杪?，基層和頂層都不可避免的要引入附加電阻，圖2-2 太陽(yáng)電池等效電路電流流經(jīng)它們時(shí)必然要引入附加電勢(shì)。因此太陽(yáng)電池可用PN結(jié)二極管D，恒流源Iph，太陽(yáng)電池的電極等引起的串聯(lián)電阻Rs和相當(dāng)于P-N結(jié)漏電流的并聯(lián)電阻組成的電路來表示，如圖所示，該電路稱為太陽(yáng)電池單二極管等效電路，由等效電路圖可以得出太陽(yáng)電池兩端的電流電壓的關(guān)系如下：為了使太陽(yáng)電池輸出更大的功率，必須盡量減小串聯(lián)電阻Rs，增大并聯(lián)電阻Rsh。2.1.3 太陽(yáng)電池表征參數(shù)9太陽(yáng)電池光電流流經(jīng)負(fù)載RL ，在負(fù)載兩端產(chǎn)生產(chǎn)生電壓V，此電壓又正向偏置于P-N結(jié)二極管，因此產(chǎn)生一個(gè)與光電流方向相反的電流的

21、暗電流ID，從P區(qū)到N區(qū)，與光生電流方向相反。因此實(shí)際獲得的電流I為:式子中的UD為結(jié)電壓；I0為二級(jí)管反向飽和電流，Iph為與入射光強(qiáng)度成正比的光生電流，其比例系數(shù)是由太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)和材料特性決定的；n為理想系數(shù)，是表示PN結(jié)特性的參數(shù)，通常在12之間；q為電子電荷，KB為波爾茲曼常數(shù)；T為溫度。如果忽略太陽(yáng)電池的串聯(lián)電阻RS，UD即為太陽(yáng)電池兩端的端電壓V，則（2-2）式可寫為：當(dāng)太陽(yáng)電池輸出短路時(shí)，U=0，由上面的（2-1）和（2-2）式得到短路電流表達(dá)式為：簡(jiǎn)單的說短路電流就是太陽(yáng)電池從外部短路時(shí)所得到最大電流，用表示。電池的伏安特性曲線它是光電池在一定的光強(qiáng)下，外部電路所能得到的最大

22、電流。在不2-3太陽(yáng)考慮其它損耗的情況下，太陽(yáng)電池的短路電流等于光生電流,與入射光強(qiáng)度成正比。當(dāng)太陽(yáng)電池輸出端開路時(shí)，I=0，得到開路電壓為：簡(jiǎn)單的說開路點(diǎn)壓就是受光照的太陽(yáng)電池處于開路狀態(tài)，光生載流子只能積累與PN結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)時(shí)在太陽(yáng)電池兩端測(cè)得的電勢(shì)差。當(dāng)太陽(yáng)電池接上負(fù)載R時(shí)，既可以得到的伏安特性曲線如圖（2-3），負(fù)載電阻R的阻值從0增大到無窮大。當(dāng)負(fù)載Rm使得太陽(yáng)電池功率輸出為最圖大時(shí)，它對(duì)應(yīng)的最大功率Pm為式子中為分別為最佳工作電流和最佳工作電壓。將和的乘積與最大功率Pm之比定義為填充因子FF，則填充因子表達(dá)式為：FF為太陽(yáng)電池的重要表征參數(shù)，F(xiàn)F越大則輸出功率越高，F(xiàn)F取決

23、于光強(qiáng)，材料的禁帶寬度,理想系數(shù)，串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等。填充因子是衡量太陽(yáng)電池輸出特性的重要參數(shù)，它是最大輸出功率與開路電壓與短路電流乘積之比，是代表太陽(yáng)電池在連接最佳負(fù)載時(shí)，能輸出的最大功率特性，其值越大表示太陽(yáng)電池輸出功率越大。FF的值始終小于1，可由經(jīng)驗(yàn)公式給出式中UOC為歸一化的開路電壓.太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)化效率是指，外部回路上連接上最佳負(fù)載電阻時(shí)的最大能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽(yáng)電池的輸出功率與入射到太陽(yáng)電池表面上的能量之比。光電轉(zhuǎn)化效率是判別電池質(zhì)量的重要參數(shù)，用表示，即電池的最大輸出功率與入射光功率之比。2.2熱斑效應(yīng)10太陽(yáng)電池組件通常安裝在地域開闊、陽(yáng)光充足的地帶。在長(zhǎng)期使用中難免落

24、上飛鳥、塵土、落葉等遮擋物，這些遮擋物在太陽(yáng)電池組件上就形成了陰影，在大型太陽(yáng)電池組件方針中行間距不適合也能互相形成陰影。由于局部陰影的存在，太陽(yáng)電池組件中某些電池單片的電流、電壓發(fā)生了變化。其結(jié)果使太陽(yáng)電池組件局部電流與電壓之積增大，從而在這些電池組件上產(chǎn)生了局部溫升。太陽(yáng)電池組件中某些電池單片本身缺陷也可能使組件在工作時(shí)局部發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫“熱斑效應(yīng)”。在實(shí)際使用太陽(yáng)電池中，若熱斑效應(yīng)產(chǎn)生的溫度超過了一定極限將會(huì)使電池組件上的焊點(diǎn)熔化并毀壞柵線，從而導(dǎo)致整個(gè)太陽(yáng)電池組件的報(bào)廢。據(jù)國(guó)外權(quán)威統(tǒng)計(jì)，熱斑效應(yīng)使太陽(yáng)電池組件的實(shí)際使用壽命至少減少10%。熱斑現(xiàn)象是不可避免的，盡管太陽(yáng)電池組件安裝時(shí)都

25、要考慮陰影的影響，并加配保護(hù)裝置以減少熱斑的影響。為表明太陽(yáng)電池能夠在規(guī)定的條件下長(zhǎng)期使用，需通過合理的時(shí)間和過程對(duì)太陽(yáng)電池組件進(jìn)行檢測(cè)，確定其承受熱斑加熱效應(yīng)的能力。太陽(yáng)電池?zé)岚叩男纬芍饕蓛蓚€(gè)內(nèi)在因素構(gòu)成11，分別與內(nèi)阻和太陽(yáng)電池自身暗電流大小有關(guān)。由于一個(gè)太陽(yáng)電池組件一般包含36或72塊太陽(yáng)電池硅片，不同的硅片的暗電流是不一樣的，在短路情況下，當(dāng)太陽(yáng)電池組件其中某個(gè)硅片被遮擋時(shí)，它就不再正常工作，發(fā)揮太陽(yáng)電池的作用，而是相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻，此時(shí)由其他太陽(yáng)電池組件進(jìn)行供電，P=I2R，可知此硅片生熱主要取決于電流I的大小，I=Id+Ish,可知，此硅片生熱主要取決于電流I的大小，而式中：I為逆

26、電流；Id 為暗電流；Ish為流過并聯(lián)電阻的電流)對(duì)于不同的太陽(yáng)電池硅片來說，每一塊太陽(yáng)電池硅片的暗電流是不一樣的,逆電流大的，相同的條件下，產(chǎn)生的熱斑可能性大。因?yàn)槟骐娏髟诂F(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中較暗電流容易測(cè)出，故可用逆電流代替暗電流。第3章.太陽(yáng)電池輸出特性實(shí)驗(yàn)研究3.1測(cè)試儀器及組件3.1.1 XJCM系列太陽(yáng)電池測(cè)試儀的工作原理XJCM系列太陽(yáng)電池測(cè)試儀主要有脈沖模擬光源、電子負(fù)載和測(cè)量單元三部分，模擬光源為脈沖氙燈，由控制電路控制使其達(dá)到可調(diào)恒定光強(qiáng)輸出，電子負(fù)載為快速恒電壓電子負(fù)載，測(cè)量時(shí)由測(cè)量單元給定電壓信號(hào)調(diào)整太陽(yáng)電池的工作電壓，測(cè)量單元測(cè)定對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)電池工作電流，計(jì)算機(jī)是測(cè)量單元的主體，

27、它控制整個(gè)測(cè)量過程，給出各個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)的控制信號(hào)，采集所需測(cè)量信號(hào)，處理所測(cè)數(shù)據(jù)給出測(cè)量結(jié)果，測(cè)試儀采用計(jì)算機(jī)控制單片機(jī)完成測(cè)量過程。測(cè)試原理圖如圖（3-1）,圖（3-2）與圖(3-3)分別為軟件圖標(biāo)與工作界面。圖中電源為220V單相交流電，電壓范圍為200-240V，最大工作電流10A；圖中POWER為輔助開關(guān)電源，為主控板（MAIN BOARD）提供+12V和-5V電源；圖中主控板（MAIN BOARD）是系統(tǒng)的核心，它通過RS232接口接受上位計(jì)算機(jī)的指令，控制電子負(fù)載完成數(shù)據(jù)采集，并將測(cè)量數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)，主控板主要由單片機(jī)、電子負(fù)載和補(bǔ)償電源三部分組成；圖中TEMP為溫度探頭，由AD5

28、90給單片機(jī)提供環(huán)境溫度信號(hào)，本系統(tǒng)默認(rèn)太陽(yáng)電池溫度等于環(huán)境溫度；圖中燈板（LIGHT BOARD）脈沖氙燈控制板，它接受單片機(jī)給與的光強(qiáng)信號(hào)（REF）與參考電池比較控制光強(qiáng)輸出幅度；其中ZF為脈沖觸發(fā)信號(hào)，JDQ為控制充電繼電器的控制信號(hào)，在放電期間斷開繼電器停止充電；圖中閃光燈（FLASH LIGHT ）為太陽(yáng)模擬光源，燈管有正負(fù)極之分，更換燈管時(shí)應(yīng)保持原有接線不變，燈管極性接反會(huì)嚴(yán)重影響使用壽命；圖中E1、E2為儲(chǔ)能電容，提供閃光燈的瞬時(shí)脈沖能量；圖中SOLAR+和SOLAR-為測(cè)試線，其中粗線為電流線，細(xì)線為電壓線，紅線為正，黑線為負(fù)；圖中變壓器為燈提供充電電源和燈板輔助供電電源.常見

29、故障及解決辦法：開機(jī)后沒有反應(yīng)：檢查串口線測(cè)量結(jié)果異常，沒有曲線：接正確即可檢查接好測(cè)量結(jié)果異常，曲線振蕩，沒有規(guī)律：測(cè)量線正負(fù)極短路，或電壓檢測(cè)線接觸不良圖3-1太陽(yáng)電池組件測(cè)試儀原理示意圖測(cè)量結(jié)果偏小，曲線異常（組件或電池串）：更換燈管或檢查相應(yīng)線路，排除故障組件多次測(cè)量偏差大：檢查修正值，確保測(cè)量位置相圖3-2SunAds841運(yùn)行軟件圖標(biāo)圖3-3SunAds841運(yùn)行軟件工作界面3.1.2 XJCM系列太陽(yáng)電池測(cè)試儀使用 1.點(diǎn)擊SunAds841運(yùn)行軟件如右圖軟件運(yùn)行后出現(xiàn)如上圖所示界面2.點(diǎn)擊文件工作目錄，保存數(shù)據(jù)3.點(diǎn)擊數(shù)據(jù)生產(chǎn)信息保存數(shù)據(jù)4.點(diǎn)擊右邊量程選10A，50V5.連接

30、好線路，點(diǎn)擊進(jìn)行測(cè)試6XJCM-8系列太陽(yáng)電池測(cè)試儀為廣大太陽(yáng)能產(chǎn)品生產(chǎn)廠家?guī)砹撕艽蟮慕?jīng)濟(jì)效益，為他們?cè)谏a(chǎn)中減少了很多不必要的麻煩與浪費(fèi)，也為廣大太陽(yáng)能產(chǎn)品消費(fèi)者提供了質(zhì)量保障。XJCM-8系列太陽(yáng)電池測(cè)試儀采用脈沖氙燈作為模擬太陽(yáng)光源，色溫為5600，是目前最接近太陽(yáng)光譜的模擬光源，XJCM-8系列太陽(yáng)電池測(cè)試儀具有如下優(yōu)點(diǎn)：世界首創(chuàng)單次閃光流水線式的下打光太陽(yáng)模擬器設(shè)計(jì)方案，極大地方便流水線生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率，同時(shí)該測(cè)試儀可以兼作層壓前測(cè)試之用，可以大大提高一次封裝成品率，是國(guó)際領(lǐng)先水平的太陽(yáng)電池測(cè)試儀。國(guó)內(nèi)首創(chuàng)級(jí)光譜標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀，確保了測(cè)量不同電池的可靠性和準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)了恒定光強(qiáng)單脈沖

31、測(cè)試太陽(yáng)電池特性曲線的功能，恒定光強(qiáng)確保了測(cè)試重復(fù)精度，重復(fù)精度±。單脈沖完成快速測(cè)試，測(cè)試耗時(shí)秒。采用德國(guó)進(jìn)口脈沖氙燈，保證了測(cè)試光譜和使用壽命。實(shí)驗(yàn)用測(cè)試組件：試驗(yàn)用太陽(yáng)電池組件如圖3-4所示圖3-3 實(shí)驗(yàn)用太陽(yáng)電池測(cè)試組件太陽(yáng)電池組件參數(shù):型號(hào)：M12560 尺寸：1200×540×30（mm） 重量：5.2Kg規(guī)格：36片串聯(lián) 電學(xué)參數(shù)：Pmax：60W Imp：3.48A Vmp：17.2 Isc：3.76A Voc：21.6VMaximum System Voltage 1000V標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件：AM=1.5 E=1000W/m2 Tc=25oC 圖3-

32、5是54片太陽(yáng)電池串聯(lián)組件結(jié)構(gòu)示意圖，接線盒有三個(gè)旁路二極管本實(shí)驗(yàn)用的是36片串聯(lián)組件，接線盒有兩個(gè)旁路二極管。圖3-5 太陽(yáng)電池串聯(lián)組件示意圖123.2實(shí)驗(yàn)研究3.2.1 陰影設(shè)計(jì)方案陰影之所以能影響太陽(yáng)電池組件，是因?yàn)殛幱坝绊懥藛纹姵卦妮敵鲭娏?，陰影不大的時(shí)候組件仍然工作在最大功率點(diǎn)，但當(dāng)陰影變大時(shí)將有陰影電流流過被遮擋的電池元，甚至?xí)笥谄涔馍娏?，?dǎo)致電池發(fā)熱，甚至造成電池不可逆的損毀。因此陰影是通過影響串聯(lián)電流進(jìn)而影響輸出功率。有旁路二極管時(shí)電流流經(jīng)旁路二極管而不是電池就可以防止熱斑的產(chǎn)生，因此分別在有旁路二極管和無旁路二極管兩種情況進(jìn)行陰影遮擋實(shí)驗(yàn)，從而確定旁路二極管的作用。陰

33、影的影響可以從其大小及形狀入手，通過改變陰影的大小或形狀來觀察它對(duì)輸出功率的影響。首先是思路的轉(zhuǎn)換，既陰影直接影響的是光照強(qiáng)大的變化，所以改變了光照強(qiáng)度就改變了陰影的大小。因此可以采用濾光片，不透光的紙張等改變光強(qiáng)。比如遮擋20%，那么被遮擋的電池元光照強(qiáng)度就是80%初值，可以采用20%的濾光片。紙張的就可以通過計(jì)算其面積來進(jìn)行。其次是陰影的設(shè)計(jì)，被遮擋面積小于10%，10%100%連續(xù)變化的，然后是多片的連續(xù)完全遮擋。3.2.2 遮擋面積的確定硅片經(jīng)過切割后邊緣表面有稜角毛刺崩邊甚至有裂縫或其它缺陷，邊緣表面比較粗糙。為了增加硅切片邊緣表面機(jī)械強(qiáng)度、減少顆粒污染，就要將其邊緣磨削呈圓弧狀或梯

34、形。倒角就是這個(gè)目的，磨平和拋光也都是這個(gè)目的。單晶多晶都倒角。單晶一般都為大倒角，是由單晶的工藝決定。單晶是有硅棒切割出來的，為了充分利用硅棒，才會(huì)出現(xiàn)大的倒角11。本實(shí)驗(yàn)采用的就是36片串聯(lián)的單晶硅太陽(yáng)電池組件，因此電池有大的的倒角，而對(duì)于不規(guī)則的電池，要知道確切的面積才能確定遮擋面積的大小。由于單晶太陽(yáng)電池組件是封裝在鋼化玻璃里面，不能直接測(cè)量它的大小，所以在實(shí)驗(yàn)之前，我用透明的紙（字帖紙）隔著鋼化玻璃將電池外觀畫了下來，然后通過適當(dāng)?shù)慕朴?jì)算出面積，即先用直尺確定其125×125cm2的外圍大小，由于四個(gè)倒角都不是圓弧型，連接相鄰的兩個(gè)拐點(diǎn)成一直線，兩個(gè)拐點(diǎn)與中間的外圍點(diǎn)構(gòu)成

35、一個(gè)三角型。用正方型的面積減去四個(gè)三角形面積再加上相鄰點(diǎn)連接直線與近似圓弧的構(gòu)成的封閉圖形面積就算出了實(shí)際的面積。遮擋的材料選用的是不透明的2mm厚的黑色和紅色紙片。3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟1. 仔細(xì)閱讀XJCM8太陽(yáng)測(cè)試系統(tǒng)使用說明書，熟悉太陽(yáng)電池測(cè)試系統(tǒng)使用原理，操作過程。2. 計(jì)算出電池的面積，計(jì)算出每一次遮擋面積的大小，剪出與遮擋面積大小相對(duì)應(yīng)的遮擋紙片。3. 連接好電路，打開電源。首先進(jìn)行有旁路二極管的的測(cè)試。4. 打開計(jì)算機(jī)，在桌面上建立一個(gè)文件夾，用來保存軟件運(yùn)行結(jié)果。5. 啟動(dòng)SunAds841運(yùn)行軟件，進(jìn)入工作界面,點(diǎn)擊文件工作目錄，打開桌面上已經(jīng)建立的桌面新建文件夾。6. 點(diǎn)擊

36、數(shù)據(jù)生產(chǎn)信息保存。7. 量程選擇10A，50V。8. 為了避免因位置的變化帶來測(cè)量誤差，在太陽(yáng)電池的兩個(gè)拐角處做好標(biāo)記。9. 用準(zhǔn)備好的紙片遮擋太陽(yáng)電池，用透明膠帶固定好。10. 點(diǎn)擊參數(shù)測(cè)試，對(duì)每一次測(cè)試進(jìn)行編號(hào)，同時(shí)記錄與編號(hào)對(duì)應(yīng)的遮擋面積。11. 有旁路二極管時(shí)所有的測(cè)試完成后，用大功率的電烙鐵斷開旁路二極管重復(fù)上述步驟。3.2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析a. 有無旁路二極管比較分析有旁路二極管時(shí)：Pm在遮擋比例為08%下降幅度小于2%；10%時(shí)下降4%；20%下降8%；在20%70%間Pm隨遮擋比例線性減??；80100%基本不變。如表3-1所示表3-1有旁路二極管時(shí)輸出隨遮擋率的變化遮擋率% 單

37、片VocI scV mI mPm019.3234.305714.9753.89058.2815819.3844.303415.5023.701357.37891019.3884.302515.7923.536255.84432019.3744.306316.1563.314753.57223019.3754.304316.6092.926048.59924019.3584.302816.9552.56043.48995019.3564.303417.2562.201537.98916019.3134.302517.4771.828831.96297019.2794.305117.7341.42

38、6525.29758019.4904.30515.8873.804322.47299019.7074.30165.8263.812822.212810016.8294.30515.9743.823922.7389多片 兩片100%9.0954.32526.67343.889026.1901三片100%9.0784.32896.6773.918326.2212四片100%9.0744.33106.6973.902926.1387五片100%9.0714.33386.7173.90926.2601實(shí)驗(yàn)室溫度 T=250C+30C無旁路二極管時(shí)：陰影遮擋率08%，Pm下降幅度小于2%；2060%Pm

39、近似的線性減?。?5%100%，陰影遮擋率每變化一次，Pm下降2V左右。如表3-2所示表3-2無旁路二極管時(shí)輸出隨遮擋率的變化 遮擋率% VocI scV mI mPm單片019.3234.305714.9743.80958.2815819.3854.263615.3223.758757.58971019.3884.255115.8443.500755.46402019.3874.248316.1493.301653.31713019.3914.239616.5722.926748.50204019.3804.192417.1062.350440.20775019.3804.178217.22

40、92.201637.93206019.3734.144617.4771.831532.00766519.3724.122012.3002.289328.15837019.3824.117711.2352.393526.89088019.3624.095410.2342.388024.43858519.4824.10659.6632.297322.19899020.5494.09629.0072.169719.425510017.7263.91568.5662.018117.2865多片 兩片10019.2870.534616.4370.18743.0779三片10019.0470.349114

41、.6380.18182.6606四片10018.8740.237413.1410.15442.0288五片10018.7400.198215.2790.12741.9460基于表3-1和表3-2繪制功率損耗隨遮擋比例變化關(guān)系曲線圖3-6有旁路二極管時(shí)Pm-a曲線圖3-7無旁路二極管時(shí)Pm-a曲線有無旁路二極管情況下，對(duì)組件單片電池不同比例遮擋，組件的輸出短路電流Isc與開路電壓Voc均無明顯的變化。有旁通二極管時(shí)，電流可以流過旁通二極管，而不通過遮擋電池，因此短路電流不隨遮擋比例的增加而下降。無旁路二極管時(shí)，由于電池串聯(lián)則通過每片電池的電流相等，陰影遮擋電池光生電流Iph1大幅下降，而整個(gè)組件

42、的短路電流不變，說明該電池有Iph2-Iph1（Iph2無遮擋電池的光生電流）的雪崩擊穿電流流過，說明無旁路二極管比有旁路二極管更易受遮擋影響。當(dāng)組件沒有反向并聯(lián)旁路二極管時(shí)，其中有部分單元太陽(yáng)電池被遮擋，其光生電流源的數(shù)值減少，而其他單元太陽(yáng)電池的光生電流源的數(shù)值沒有變化，使整個(gè)串聯(lián)支路中的短路電流下降到接近被遮擋單元太陽(yáng)電池的電流，使這條支路的總功率下降許多，不能簡(jiǎn)單認(rèn)為總功率的損失只有該單元太陽(yáng)電池的電功率，這是因?yàn)槎搪冯娏魇窃诙穗妷旱扔诹銜r(shí)得到的，由于被遮擋單元太陽(yáng)電池的光生電流源無法提供原來的電流，在這條支路的電流就有一部分流經(jīng)并聯(lián)電阻，使并聯(lián)電阻上的電壓為負(fù)數(shù)，在整個(gè)回路中滿足基爾

43、霍夫電壓定律，這樣未被遮擋單元太陽(yáng)電池的并聯(lián)電阻上的電壓數(shù)值提高且為正數(shù)，使其并聯(lián)在光生電流源邊的二極管D導(dǎo)通能力增強(qiáng)，并聯(lián)電阻的正電壓數(shù)值越大，流過二極管D的暗電流越大，分流了未被遮擋光生電流源的電流，這條支路的電流最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，接近被遮擋單元太陽(yáng)電池的光生電流源數(shù)值。單元太陽(yáng)電池被遮擋后的光強(qiáng)越弱，其他單元太陽(yáng)電池的二極管D分流能力越強(qiáng)。反向并聯(lián)旁路二極管所起的作用，當(dāng)出現(xiàn)遮擋時(shí)，其短路電流沒有發(fā)生變化，而最大輸出功率有點(diǎn)變化，特別是選擇導(dǎo)通電壓低的二極管，可以提高其輸出功率。另外由于旁路二極管的分流作用，使一部分的電流不經(jīng)過太陽(yáng)電池的并聯(lián)電阻和二極管D，不會(huì)產(chǎn)生功耗，太陽(yáng)電池的工作溫

44、度不會(huì)因遮擋而上升。b. 小比例遮擋比較有無旁通二極管兩種情況下，遮擋面積8%時(shí)，Pm下降都不超過2%。如圖3-8.圖3-9所示。I m與I sc下降比例也小于2%。在同樣的光譜條件下，光生電流Iph與光照強(qiáng)度成正比，而實(shí)驗(yàn)測(cè)得一片電池遮擋8%時(shí)組件的I m仍能達(dá)到98%以上，說明組件工作在最大功率點(diǎn)時(shí)，被遮擋電池有98%-（1-8%）Iph=0.06Iph的電流從等效的二極管與并聯(lián)電阻上反向通過。圖3-8有旁路二極管單片遮擋8% 圖3-9無旁路二極管單片遮擋8%c. 多片電池陰影遮擋實(shí)驗(yàn)分析組件有旁路二極管時(shí)，單片完全遮擋時(shí),和曲線如圖3-10所示，無旁路二極管，和曲線如圖3-11。圖3-1

45、0有旁路二極管遮擋率100%圖3-11無旁路二極管遮擋率100%從圖3-11與圖3-10比較看出，無旁通二極管時(shí)，單片電池100%遮擋后，組件的短路電流仍為4A，由于該電池本身并不產(chǎn)生光生電流，4A的短路電流都應(yīng)該通過被遮擋的電池。結(jié)合圖2-2可知，這7A的電流有ID與Ish組成，等效二極管的反向飽和電流遠(yuǎn)小于4A，假設(shè)這4A的電流都有Ish提供，則被遮擋電池電池兩端存在4A×Rsh的反向電壓，單片電池的Rsh約為20,反向電壓即為80V。組件本省不可能產(chǎn)生如此高的電壓，剩下的可能是等效二極管的反向擊穿12。遮擋統(tǒng)一串的兩片時(shí)，Pm繼續(xù)大幅下降，如圖3-8所示，能達(dá)到4A的工作移至4

46、.8V，這樣通過等效二極管的反向電壓為19-4.8=14.8V，若單個(gè)電池的開路電壓為0.53V(19/36)，則應(yīng)對(duì)小于組件14.8/0.53=27片并聯(lián)一個(gè)旁路二極管，否則出現(xiàn)陰影遮擋時(shí)，被遮擋電池會(huì)被擊穿產(chǎn)生大的反向電流，從而造成高溫?fù)p毀組件現(xiàn)象即熱斑效應(yīng)。無旁路二極管多片遮擋時(shí)，從圖3-12看出I-V曲線不在光滑出現(xiàn)毛刺。圖3-12 無旁路二極管時(shí)組件同一串中連續(xù)三片電池完全遮擋這是因?yàn)殡姵亟M件電池串之間的不均勻和模擬光的不均勻造成的13，不均勻度越高，不光滑現(xiàn)象越明顯。硅太陽(yáng)電池具有非線性特性，即使相同的電池，在不同的光照強(qiáng)度下，它的等效匹配電阻也是不同的。當(dāng)光照改變時(shí)其端口的等效匹

47、配電阻發(fā)生變化，光照減小時(shí)，電流光強(qiáng)的減小大幅度的減小。隨著遮擋片數(shù)的增多，電池不匹配問題越來越嚴(yán)重,多片電池已經(jīng)不能像單片電池一樣看成單純的電阻，被遮擋電池的阻值是在變化的。d. 組建工作點(diǎn)分析有旁路二極管時(shí)，單片電池遮擋面積低于70%時(shí)，Pm下降比例隨遮光面積增大而線性增加，70%以后下降趨勢(shì)就不明顯，80%以后可以說是完全不變。80%的單片遮擋面積是影響組件輸出功率的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。如圖3-13所示。而在沒有旁路二級(jí)管的時(shí)，組件的輸出功率在陰影遮擋面積達(dá)到80%以后還是在單調(diào)遞減，只是減小的幅度變小。臺(tái)階效應(yīng)：從圖3-13可以看出，組件中并聯(lián)二極管，輸出V-I曲線就會(huì)有臺(tái)階，由于圖3-13有旁路

48、二極管遮擋率為80%在V-I曲線中出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)，則在V-P曲線中出現(xiàn)兩個(gè)峰值，這是因?yàn)樵诮M件端電壓接近零時(shí)，被遮擋部分太陽(yáng)電池的端電壓為負(fù)，旁路二極管開始工作，為其它光生電流源提供通路，這樣整個(gè)支路的電流是以未遮擋部分的太陽(yáng)電池的V-I曲線變化，隨著組件端電壓的提高，旁路二極管兩端電壓逐漸減小，旁路二極管的分流能力下降，由于任何種類的二極管都具有導(dǎo)通電壓，這個(gè)電壓在電路中起著鉗位作用，使其它未被遮擋的太陽(yáng)電池的端電壓上升，結(jié)果流經(jīng)二極管D的暗電流增高，致使組件的輸出電流減小，一旦旁路二極管端電壓數(shù)值小于導(dǎo)通電壓，電壓迅速為正，旁路二極管停止工作，這時(shí)相當(dāng)于沒有旁路二極管時(shí)的工作狀態(tài)，支路電流就

49、移到以遮擋部分的太陽(yáng)電池的V-I曲線，所以在V-I曲線中出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)。在遮擋嚴(yán)重的情況下，如果旁路二極管的導(dǎo)通電壓低，引起旁路二極管工作時(shí)間較長(zhǎng)，使組件輸出電流大，從而形成組件輸出功率比導(dǎo)通電壓的高旁路二極管組件輸出功率略大一些。提高二極管D的導(dǎo)通電壓，可以減小電池暗電流提高太陽(yáng)電池的輸出功率，選擇導(dǎo)通電壓低的旁路二極管可以提高組件或光伏陣列的輸出功率。遮擋后曲線在低電壓處和高電壓處各有一個(gè)極值點(diǎn)，遮擋較少時(shí)如圖3-8所示，極值點(diǎn)2處對(duì)應(yīng)的工作電流和功率較大，組件最大功率取2處的值。遮擋較高時(shí)極值點(diǎn)1處對(duì)應(yīng)的輸出功率大，取極值點(diǎn)1對(duì)應(yīng)的功率。無旁通二極管的情況下，當(dāng)工作在極值點(diǎn)1附近時(shí)，工作點(diǎn)

50、電壓V1較低，如圖3-14所示，組件產(chǎn)生的大部分電壓（）聚集在被遮擋電池兩端，且有電流（較大接近短路電流）通過，從而被遮擋電池產(chǎn)生大量的熱，出現(xiàn)熱斑效應(yīng)；在極值點(diǎn)2附近時(shí)，工作點(diǎn)電壓較高，太陽(yáng)電池組件損失的功率較均勻地分布在組件各個(gè)未遮擋的電池上組件中每片電池兩端電壓均不高通過電流不大，不會(huì)產(chǎn)生溫度過高的現(xiàn)象。圖3-14 無旁路二極管遮擋率為80%e. 旁路二極管選擇原則14：）耐壓容量為最大反向工作電壓的兩倍；）電流容量為最大反向工作電流的兩倍；）結(jié)溫溫度應(yīng)高于實(shí)際結(jié)溫溫度；）熱阻?。唬航敌。辉瓌t上每個(gè)電池片應(yīng)并聯(lián)一個(gè)旁路二極管，以便更好保護(hù)并減少在非正常狀態(tài)下無效電池片數(shù)目，但因?yàn)榕月范?/p>

51、極管價(jià)格成本的影響和暗電流損耗以及工作狀態(tài)下壓降的存在，對(duì)于硅電池，每十五個(gè)電池片可并聯(lián)一個(gè)旁路二極管為最佳。遮蔽一個(gè)電池片與遮蔽兩塊電池片各一半的效果不同，所以遮蔽不可避免時(shí)，盡量使遮蔽盡可能多的電池，每個(gè)電池盡可能少的陰影。幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。例如：耐壓容量為30的旁路二極管最多可保護(hù)125×125電池片數(shù)目為：30/（2×0.513）29.243.2.5 如何提高太陽(yáng)電池組件輸出功率本次實(shí)驗(yàn)雖然是對(duì)有陰影遮擋的太陽(yáng)電池輸出特性的研究，但是在實(shí)驗(yàn)室的條件下，只能知道

52、陰影對(duì)輸出特性在數(shù)值變化上是如何影響的，并不能確切的知道陰影遮擋對(duì)電池組件造成了怎樣的危害。因?yàn)?，?shí)驗(yàn)室條件下太陽(yáng)電池組件測(cè)試系統(tǒng)是在閃光條件下而不是長(zhǎng)期光照的條件下測(cè)試的。在實(shí)際環(huán)境中，很多情況下，太陽(yáng)電池組件是安裝在空曠的野外，那么組件就會(huì)經(jīng)常遇到云層灰塵的遮擋，并且這些遮擋往往都是長(zhǎng)期的。因此，為提高有陰影影響光伏組件輸出效率，有以下策略15：（1）有陰影的情況下，必須對(duì)光伏電池板的輸出特性進(jìn)行全局掃描才能真正確定真正最大功率點(diǎn)。（2）在設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)時(shí),應(yīng)避免大規(guī)模地對(duì)光伏電池板進(jìn)行串聯(lián),如果遇到陰影遮擋將會(huì)使系統(tǒng)效率嚴(yán)重下降。（3) 在相同型號(hào)光伏電池板的光伏系統(tǒng)中，可以通過考察短路電

53、流法系數(shù)和開路電壓法系數(shù)的變化來判斷光伏電池板是否受到陰影的影響，為光伏系統(tǒng)診斷提供新思路。（4）按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，太陽(yáng)電池組件的標(biāo)稱功率是在一定的溫度及標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光強(qiáng)度條件下（AM 1.5，100mW/2）下測(cè)量的，是目前公認(rèn)的對(duì)太陽(yáng)電池組件的度量衡16。實(shí)際應(yīng)用中，在地球表面上的某一點(diǎn)，由于太陽(yáng)光的入射角隨時(shí)間的變化而變化,同時(shí)受到 諸如云層,季節(jié),緯度等因素的影響,地球表面接收到的太陽(yáng)光能量是不斷改變的。按照物理學(xué)正交分解分析法，太陽(yáng)電池組件在一天中，垂直組件正上方的光強(qiáng)分量是時(shí)間的函數(shù)。對(duì)平行光源來說，要改變太陽(yáng)組件的入射光強(qiáng)，可以改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)度，或者改變?nèi)肷浣恰?）一般來說，電池的方

54、位角取正南方向（0o）。以使電池單位容量的發(fā)電量最大。如果受到電池設(shè)置場(chǎng)所，如屋頂，土地，建筑物的陰影等的限制時(shí)，則考慮與屋頂，土地，建筑物等的方位角一致。如果旁邊的建筑物或者樹木等的陰影有可能對(duì)電池陣列產(chǎn)生影響時(shí)，則應(yīng)極力避免，以適當(dāng)?shù)姆轿唤窃O(shè)置。另外為了滿足晝間最大發(fā)電要，應(yīng)將電池陣列的設(shè)置方向與晝間最大負(fù)載出現(xiàn)的時(shí)刻相對(duì)應(yīng)進(jìn)行設(shè)置。因此，電池的方位角可以選擇南向，屋頂或土地的方位角，避開建筑物或樹木等陰影的角度以及晝間最大負(fù)載出現(xiàn)時(shí)的時(shí)角。2）最理想的傾角可以根據(jù)電池年間發(fā)電最大時(shí)的年間最大傾斜角來選擇。但是，在已經(jīng)建好的屋頂設(shè)置傾斜角時(shí)可與屋頂傾斜角一致。有積雪的地區(qū)，為了使積雪能夠自

55、動(dòng)滑落，傾斜角一般選擇在50o60o。所以，電池陣列的傾斜角可以選擇年間最大傾斜角，屋頂?shù)膬A斜角以及使積雪自動(dòng)滑落的傾斜角。(5) 為了達(dá)到高的轉(zhuǎn)換效率，光伏組件的單體電池須具有相似的特性。在實(shí)際使用的過程中可能出現(xiàn)電池裂紋或不匹配17，內(nèi)部鏈接失效，局部遮光或弄臟等情況，導(dǎo)致一個(gè)或一組電池特性與整體不協(xié)調(diào)。失諧電池不但對(duì)組件輸出沒有貢獻(xiàn)，而且導(dǎo)致局部過熱。因此導(dǎo)致熱斑效應(yīng)的出了局部遮擋，還有電池的失配。更重要的是陰影遮擋有時(shí)存在，而電池的失配是無法把避免的，因此避免失配也提高輸出功率的重要途徑。3.4.陰影遮擋下太陽(yáng)電池組件數(shù)學(xué)模型通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，有關(guān)研究表明17，太陽(yáng)電池的單二極管等效電路不能很好的模擬太陽(yáng)電池的特性參數(shù)，太陽(yáng)電池的雙二極管模型能較好的模擬太陽(yáng)電池參數(shù)。雙二極管模型如圖3-15，組件中電池被遮擋時(shí)得模擬電路如圖3-16圖3-