[发明专利]一种基于开路电压测量的太阳能电池表面清洁度判断方法

说明书

本发明涉及一种基于开路电压测量的太阳能电池表面清洁度判断方法，属于新能源与高效节能领域。本发明测量不同环境温度下对应的太阳能电池洁净状态开路电压及等效串联电阻，分别获取太阳能电池洁净状态下指定光照强度下开路电压与环境温度的拟合曲线及等效串联电阻与环境温度的拟合曲线；在工作状态下，测量相同光照强度下某时刻太阳能电池输出电压、电流及环境温度，计算太阳能电池在该时刻工作状态下的开路电压；通过拟合曲线获取该时刻环境温度下对应的太阳能电池洁净状态下开路电压，通过开路电压的变化判定太阳能电池表面洁净程度。本发明实现对太阳能电池表面清洁度的在线判断，拓展太阳能电池在线监测内容，减少运维成本，提高运维效率。

技术领域

本发明涉及一种基于开路电压测量的太阳能电池表面清洁度判断方法，属于新能源与高效节能技术领域。

背景技术

截止2016年底，中国的光伏电站累计总装机容量已达77.42GW，居世界第一位。在光伏产业不断发展的同时，也应不断提升光伏电站的运维水平。其中，通过发展在线监测技术，光伏电站能够及时了解太阳能电池的工作状态，精确定位故障并进行精细化的维护和维修，这将会极大的减少运营成本，提高发电效率。

PN型太阳能电池在实际工业生产中，特别是在光伏发电产业中已经得到广泛使用。一般PN结太阳能电池光照下的直流等效模型如图1所示。其中I_ph是恒流源，表示光照下太阳能电池产生的光电流；R_sh是太阳能电池的并联电阻，也被称为漏电阻，表示因为工艺等原因产生的漏电流的大小；R_s是太阳能电池的串联电阻，表示电池的接线电阻及接触电阻。V_out、I_out分别表示太阳能电池的输出电压与电流，其中开路时的电压用V_OC表示。

开路电压在太阳能电池的实际工作过程中具有重要的参考意义，能在短期内实时表征电池的转换效率，在一定时期内，太阳能电池未发生明显老化或损伤的情况下，通过测定一定环境条件下电池的开路电压就能够了解其表面清洁程度，利于电站进行有计划的运营维护管理。

传统的太阳能电池开路电压测量方法主要有两种：一种是采用伏特表测量的方法，直接使用伏特表测量电池开路电压，当伏特表电阻远大于电池内阻的时候可以将伏特表的输出近似于电池开路电压；另一种是采用电势补偿的方法，构造电势补偿电路，通过调整变阻器使电池输出电压与补偿电路电压一致，使电池输出电流为零，从而测得电池开路电压。此外还有采用双通道源测量仪表和电化学工作站等方法。这些方法的共同点都是需要将太阳能电池从原有系统中分离，属于离线测量，无法实现太阳能电池开路电压的在线测量。

传统的太阳能电池等效串联电阻的测量方法主要有两类：曲线拟合法和I-V特性曲线法。曲线拟合法是基于太阳能电池的双二极管模型，利用无光条件下的电压与电流值拟合获得电池参数，由于其误差较大，计算量大，一般较少使用。I-V特性曲线法是利用光照下太阳能电池的I-V特性曲线求得串并联电阻，主要有明暗曲线比较法、斜率法、面积法、最大功率点法等，该方法的特点测量结果较为准确，但对测量条件要求较高，一般在实验室条件下使用。最新提出的基于交流阻抗谱的阻抗标尺方法，通过交流小信号来获取电池的交流特性，能够实现对太阳能电池等效串联电阻的测量和计算。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于开路电压测量的太阳能电池表面清洁度判断方法。本发明能够实现太阳能电池表面清洁度的在线判断，拓展太阳能电池在线监测的内容，减少运维成本，提高运维效率。

本发明一种基于开路电压测量的太阳能电池表面清洁度判断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)选取一个待检测的太阳能电池，测量在环境温度T₀₁，T₀₂，…T_0m下该太阳能电池分别对应的等效串联电阻值R_s，01，R_s,02，…R_s,0m，其中m为测量序号；