[發明專利]一種基于開路電壓測量的太陽能電池表面清潔度判斷方法

有效

• 申請號: 201810065948.3
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108365820B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 李成龍;鄒旭東;王紅;楊士元
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02S50/15
• 分類號: H02S50/15
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明涉及一種基于開路電壓測量的太陽能電池表面清潔度判斷方法，屬于新能源與高效節能領域。本發明測量不同環境溫度下對應的太陽能電池潔凈狀態開路電壓及等效串聯電阻，分別獲取太陽能電池潔凈狀態下指定光照強度下開路電壓與環境溫度的擬合曲線及等效串聯電阻與環境溫度的擬合曲線；在工作狀態下，測量相同光照強度下某時刻太陽能電池輸出電壓、電流及環境溫度，計算太陽能電池在該時刻工作狀態下的開路電壓；通過擬合曲線獲取該時刻環境溫度下對應的太陽能電池潔凈狀態下開路電壓，通過開路電壓的變化判定太陽能電池表面潔凈程度。本發明實現對太陽能電池表面清潔度的在線判斷，拓展太陽能電池在線監測內容，減少運維成本，提高運維效率。

技術領域

本發明涉及一種基于開路電壓測量的太陽能電池表面清潔度判斷方法，屬于新能源與高效節能技術領域。

背景技術

截止2016年底，中國的光伏電站累計總裝機容量已達77.42GW，居世界第一位。在光伏產業不斷發展的同時，也應不斷提升光伏電站的運維水平。其中，通過發展在線監測技術，光伏電站能夠及時了解太陽能電池的工作狀態，精確定位故障并進行精細化的維護和維修，這將會極大的減少運營成本，提高發電效率。

PN型太陽能電池在實際工業生產中，特別是在光伏發電產業中已經得到廣泛使用。一般PN結太陽能電池光照下的直流等效模型如圖1所示。其中I_ph是恒流源，表示光照下太陽能電池產生的光電流；R_sh是太陽能電池的并聯電阻，也被稱為漏電阻，表示因為工藝等原因產生的漏電流的大小；R_s是太陽能電池的串聯電阻，表示電池的接線電阻及接觸電阻。V_out、I_out分別表示太陽能電池的輸出電壓與電流，其中開路時的電壓用V_OC表示。

開路電壓在太陽能電池的實際工作過程中具有重要的參考意義，能在短期內實時表征電池的轉換效率，在一定時期內，太陽能電池未發生明顯老化或損傷的情況下，通過測定一定環境條件下電池的開路電壓就能夠了解其表面清潔程度，利于電站進行有計劃的運營維護管理。

傳統的太陽能電池開路電壓測量方法主要有兩種：一種是采用伏特表測量的方法，直接使用伏特表測量電池開路電壓，當伏特表電阻遠大于電池內阻的時候可以將伏特表的輸出近似于電池開路電壓；另一種是采用電勢補償的方法，構造電勢補償電路，通過調整變阻器使電池輸出電壓與補償電路電壓一致，使電池輸出電流為零，從而測得電池開路電壓。此外還有采用雙通道源測量儀表和電化學工作站等方法。這些方法的共同點都是需要將太陽能電池從原有系統中分離，屬于離線測量，無法實現太陽能電池開路電壓的在線測量。

傳統的太陽能電池等效串聯電阻的測量方法主要有兩類：曲線擬合法和I-V特性曲線法。曲線擬合法是基于太陽能電池的雙二極管模型，利用無光條件下的電壓與電流值擬合獲得電池參數，由于其誤差較大，計算量大，一般較少使用。I-V特性曲線法是利用光照下太陽能電池的I-V特性曲線求得串并聯電阻，主要有明暗曲線比較法、斜率法、面積法、最大功率點法等，該方法的特點測量結果較為準確，但對測量條件要求較高，一般在實驗室條件下使用。最新提出的基于交流阻抗譜的阻抗標尺方法，通過交流小信號來獲取電池的交流特性，能夠實現對太陽能電池等效串聯電阻的測量和計算。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種基于開路電壓測量的太陽能電池表面清潔度判斷方法。本發明能夠實現太陽能電池表面清潔度的在線判斷，拓展太陽能電池在線監測的內容，減少運維成本，提高運維效率。

本發明一種基于開路電壓測量的太陽能電池表面清潔度判斷方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)選取一個待檢測的太陽能電池，測量在環境溫度T₀₁，T₀₂，…T_0m下該太陽能電池分別對應的等效串聯電阻值R_s，01，R_s,02，…R_s,0m，其中m為測量序號；