[發(fā)明專(zhuān)利]一種太陽(yáng)能電池參數(shù)提取的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810056228.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108280287B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐小波;李瑞雪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/373
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/373
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池參數(shù)提取的算法。其基本特征在于，包含以下步驟：1)根據(jù)基爾霍夫電流定律得到理想的單二極管太陽(yáng)能電池等效電路的電流電壓特性方程，建立太陽(yáng)能電池單二極管模型；2)利用單二極管模型中J～V曲線獲得參數(shù)(開(kāi)路電壓V_oc、短路電路J_sc、并聯(lián)電阻R_sh和m_oc)來(lái)提取未知參數(shù)(理想因子n、反向飽和電流J₀、串聯(lián)電阻R_s)；3)通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)能電池在不同的透過(guò)光照下的J_sc、V_oc和m_oc測(cè)量值繪畫(huà)出相應(yīng)的曲線來(lái)確定未知參數(shù)R_s、n和J₀的值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能參數(shù)計(jì)算領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能電池參數(shù)提取的方法。

背景技術(shù)

由于環(huán)境污染的日益嚴(yán)重以及化石燃料的日益枯竭，對(duì)可再生能源的研究稱(chēng)為各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。太陽(yáng)能因其資源豐富、清潔無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，成為國(guó)際認(rèn)可的理性代替能源。光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心，成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。光伏電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心。合適的光伏電池模型對(duì)于光伏測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與制造，以及電池系統(tǒng)的評(píng)估具有重要的意義。

基于太陽(yáng)能電池電流曲線的主流參數(shù)提取方法，一般包括啟發(fā)式算法和擬合優(yōu)化算法。前一種算法精度高，但是計(jì)算時(shí)間特別長(zhǎng)，而且容易導(dǎo)致不收斂；后一種算法一般都假設(shè)并聯(lián)電阻Rsh為無(wú)窮大，以簡(jiǎn)化分析。但實(shí)際上并聯(lián)電阻的作用并不能忽略，這將導(dǎo)致提取出來(lái)的串聯(lián)電阻Rs、理想因子n和飽和電流密度J₀值精度不夠高，因此，本文提出了一種參數(shù)提取方法，使太陽(yáng)能電池能夠從不同光強(qiáng)下的電流曲線中通過(guò)數(shù)值和曲線擬合技術(shù)，精確提取串并聯(lián)電阻、理想因子和飽和電流密度，而不用假設(shè)并聯(lián)電阻無(wú)窮大。

在評(píng)估太陽(yáng)能電池系統(tǒng)中，首先要做的就是模型參數(shù)的確定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種太陽(yáng)能電池參數(shù)提取的方法，以解決上述問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種太陽(yáng)能電池參數(shù)提取的方法，包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)基爾霍夫電流定律得到理想的單二極管太陽(yáng)能電池等效電路的電流電壓特性方程，建立太陽(yáng)能電池單二極管模型：

步驟二：利用單二極管模型中J～V曲線獲得參數(shù)：開(kāi)路電壓V_oc、短路電路J_sc和并聯(lián)電阻R_sh，來(lái)提取未知參數(shù)：理想因子n、反向飽和電流J₀和串聯(lián)電阻R_s。

進(jìn)一步的，所述步驟一中，理想的單二極管太陽(yáng)能電池等效電路的電流電壓特性方程建立單二極管模型：

其中：V為太陽(yáng)能電池實(shí)時(shí)輸出的電壓值，單位為V；J為太陽(yáng)能電池實(shí)時(shí)輸出的電流密度，單位為A/m²；J_ph為太陽(yáng)能電池的光生電流密度，單位為A/m²；J₀為太陽(yáng)能電池中二極管的反向飽和電流密度，單位為A/m²；q為電子電荷；n為二極管的理性因子；k為波爾茲曼常數(shù)；T為太陽(yáng)能電池的溫度，R_s和R_sh分別為太陽(yáng)能電池等效的串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻。

進(jìn)一步的，所述步驟二中，提取未知參數(shù)，包括如下步驟：

對(duì)于公式(1)進(jìn)行微分dI/dV，則有

令V＝V_oc，I＝0，dI/dV應(yīng)用于開(kāi)路，記為m_oc，則