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光伏板的特性试验综述 一、引子 光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能 直接转化为电能。太阳能电池在无外加电压时，光照引起的载流子迁 移会在P—N 结两端产生光生电动势，即光伏效应。载流子迁移形成 自N 区向P 区的光生电流，光生电动势相当于在P—N 结两端加正向 电压，从而在内部产生正向电流。在P—N 结开路时，光生电流和正 向电流相等时达到稳定态，在P—N 结两端建立起稳定的电势差，这 就是光电池的开路电压。如果将P—N 结与外电路接通，在光照时就 会有电流通过电路，此时P—N 结相当于一个电流源。 由于太阳能电池吸收光能的效率受外界条件的影响比较严重，因 此建立通用的太阳能电池模型来研究外界条件对太阳能电池输出特 性的影响。太阳能电池的理论模型已经比较成熟，但是，电力系统仿 真分析软件平台中还没有通用的太阳能电池模型。 二、光伏电池板数学模型建立 根据具体的应用环境、繁易程度不同，主要有两个应用较多的模 型。 1. 基于物理概念的数学模型 光伏电池相当于具有与受光面平行的极薄P—N 截面的大面积的 等效二极管，可以用一个等效电路来模拟。在恒定光照下，一个处于 工作状态的光电池，其光电流 Iph 不随工作状态而变化，在等效电路 中，可把它看作恒流源，光电流一部分流经负载，在负载两端建立端 电压U ，反过来它又正偏于P—N 结，引起一股与光电流方向相反的 暗电流I 。引入串联电阻R 和并联电阻R ，形成一个较为接近实际 d s sh 的简化等效电路，如图1 所示。 图1 光伏电池的等效电路图 如图1 所示，由太阳能光伏电池等效电路可得出公式： I = I − − ℎ ℎ 式中，I 为光伏电池的输出电流；I 为光生电流； 为流过内部并联 ℎ ℎ 电阻 的电流。 ℎ 对于 有 ( )⁄ = ( + − 1) 0 −4 式中， 为二极管反向饱和电流（其数量级为10 A ，一般取 0 −4 = 8 × 10 A ）；U 为负载端电压；k 为玻尔兹曼常熟； 为串联电 0 阻；T 为绝对温度；A 为P—N 结的理想因子，当温度T=300K 时， 取值2.8 ；q 为电子电荷。 对式中 有 ℎ + = ℎ ℎ 式中， 为并联电阻。 ℎ 带入后得光伏电池输出电流表达式为 + ( )⁄ I = I