[发明专利]一种太阳能电池参数提取的方法

说明书

本发明提供了一种太阳能电池参数提取的算法。其基本特征在于，包含以下步骤：1)根据基尔霍夫电流定律得到理想的单二极管太阳能电池等效电路的电流电压特性方程，建立太阳能电池单二极管模型；2)利用单二极管模型中J～V曲线获得参数(开路电压V_oc、短路电路J_sc、并联电阻R_sh和m_oc)来提取未知参数(理想因子n、反向饱和电流J₀、串联电阻R_s)；3)通过测量太阳能电池在不同的透过光照下的J_sc、V_oc和m_oc测量值绘画出相应的曲线来确定未知参数R_s、n和J₀的值。

技术领域

本发明属于太阳能参数计算领域，特别涉及一种太阳能电池参数提取的方法。

背景技术

由于环境污染的日益严重以及化石燃料的日益枯竭，对可再生能源的研究称为各国关注的重点。太阳能因其资源丰富、清洁无污染等优势，成为国际认可的理性代替能源。光伏发电系统的核心，成为国内外学者研究的热点。光伏电池是光伏发电系统的核心。合适的光伏电池模型对于光伏测试仪的设计与制造，以及电池系统的评估具有重要的意义。

基于太阳能电池电流曲线的主流参数提取方法，一般包括启发式算法和拟合优化算法。前一种算法精度高，但是计算时间特别长，而且容易导致不收敛；后一种算法一般都假设并联电阻Rsh为无穷大，以简化分析。但实际上并联电阻的作用并不能忽略，这将导致提取出来的串联电阻Rs、理想因子n和饱和电流密度J₀值精度不够高，因此，本文提出了一种参数提取方法，使太阳能电池能够从不同光强下的电流曲线中通过数值和曲线拟合技术，精确提取串并联电阻、理想因子和饱和电流密度，而不用假设并联电阻无穷大。

在评估太阳能电池系统中，首先要做的就是模型参数的确定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池参数提取的方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能电池参数提取的方法，包括以下步骤：

步骤一：根据基尔霍夫电流定律得到理想的单二极管太阳能电池等效电路的电流电压特性方程，建立太阳能电池单二极管模型：

步骤二：利用单二极管模型中J～V曲线获得参数：开路电压V_oc、短路电路J_sc和并联电阻R_sh，来提取未知参数：理想因子n、反向饱和电流J₀和串联电阻R_s。

进一步的，所述步骤一中，理想的单二极管太阳能电池等效电路的电流电压特性方程建立单二极管模型：

其中：V为太阳能电池实时输出的电压值，单位为V；J为太阳能电池实时输出的电流密度，单位为A/m²；J_ph为太阳能电池的光生电流密度，单位为A/m²；J₀为太阳能电池中二极管的反向饱和电流密度，单位为A/m²；q为电子电荷；n为二极管的理性因子；k为波尔兹曼常数；T为太阳能电池的温度，R_s和R_sh分别为太阳能电池等效的串联电阻和并联电阻。

进一步的，所述步骤二中，提取未知参数，包括如下步骤：

对于公式(1)进行微分dI/dV，则有

令V＝V_oc，I＝0，dI/dV应用于开路，记为m_oc，则