太阳能电池组件培训——2011.9.24.ppt

Confidential 地面用光伏组件I-V特性测试 1 闫毅 2011.9.24 高效电池厂 I-V测试特性基础知识 标准测试条件 模拟器种类及数据处理 测试注意事项 目录： 基础知识： 1.1光伏电池I-V特性 1.太阳电池在一个确定工作温度、确定的入射光光谱和辐照度下，当其负载变化时的输出电流和输出电压之间的相互关系. 光伏电池I-V特性 Isc Voc Vmp V Imp Pmax I 基础知识： 1.2光谱和辐照度 光是什么? 物理学理论已对光的本质作了完美的描述，简单地说光既是粒子又是波，它同时具有这两种对立而互补（统一）的特性。 什么事光谱和辐照度? 光谱是把光当作波处理的产物，既不同波长组成的电磁波谱的一部分；光谱反应了波长从极小的变化范围内单位面积的辐照功率。该量纲也被定义为光谱辐照度(W ·m-2 ·nm-1)。 光的辐照度是以单位的辐照功率来表示的(W ·m-2 )，某一波长范围内的辐照度是该波长范围内光谱辐照度的积分 基础知识： 1.3太阳能光谱 wavelength(nm) Spectral Irradiance(W/m2/nm) UVC:100-290nm Visible:400-750 UCB:290-320nm Infared:750nnm-1mm UVA:320-400nm 基础知识： 1.4太阳能光谱 3 太阳电池的光谱响应是指太阳能电池的光电转换特性与其入射光波长得对应关系。由于这种依赖关系，使得太阳能电池性能与入射光的光谱密切相关。 对于波长的单位辐照度所产生的电池短路电流的标准值。既对应某个波张有一个光谱响应的最大值（A/W）,而其他波长的实际光谱响应值与最大值之比被定义为纵坐标值，这就是相对光谱响应。 光伏器件的光谱响应 基础知识： 在确定的入射光谱和辐照度下，太阳电池的工作温度对其输出性能有显著的影响。短路电流随温度的上升而略微增加，开路电压和最大功率会随着温度上升而显著下降。 1.5太阳电池温度效应和等效电路 太阳能电池典型等效电路 基础知识： 1.6太阳电池组件I-V曲线 在实际太阳能领域中，为了保护电池片将其进行封装成组件来应用。理想状态下，组件中电池电流、电压特性曲线与电池的电流、电压应具有对应的形状，只是曲线对应的坐标轴会有差别，而实际情况下，组件中的电池互相间有略微不同的特性，在加上辐照度的不均匀和电器连接接触电阻等因素的影响，组件曲线不完全是电池曲线的坐标变化。 光伏电池组件I-V曲线图 基础知识： 1.7电池I-V特性分析与组件I-V特性分析 常见组件有电池串联而成其I-V特性曲线由各个电池在同坐标合成电流值所对应每个电池输出电压求和得到。 V ＝V1+V2+… 电池串联后合成输出特性和单个电池输出特性之间示意图。 基础知识： Isc Voc Vmp V Rs Rs1 Rs2 Rs2＞ Rs1 ＞ Rs 组件内部串联电阻的变化对I-V特性影响 Imp 基础知识： Isc Voc Vmp V Rsh Rsh1 Rsh2 Pmax 组件内部并联电阻的变化对I-V特性影响 Rsh2 ＜ Rsh1 ＜ Rsh Imp 基础知识： Isc: 5.35A Voc: 44.5V Pmax: 174.2W Impp: 4.93A Vmpp: 35.3V 正常组件I-V曲线图 额定电气参数和标准I-V特性： 1.由于光伏组件的光电转换具有光谱响应现象，其及I-V特性与组件电池温度和所照射的辐照度大小有关，因此描述光伏组件的I-V特性，需要与光谱辐照度分布、组件温度和照度大小情况对应。 为了能够确定地面用光伏组件的额定电气参数，是不同光伏组件（电池技术不同、数量不同、内部电路不同）的电气进行对比，国际电工委员会描述“标准测试条件”STC: 2.1标准测试条件 光谱辐照度分布：AM1.5 组件温度：25 ℃ 辐照度：1000W ·m-2 2.1AM1.5含义 IEC 60904-3对标准太阳能光谱辐照度分布AM1.5如下描述：它是太阳光总得分布|（直射+漫射），并对应于一个综合辐照度1000W-2入射与水平成37 ℃夹角的阳面表面，同时考虑了大气套件下精致无遮蔽的反照率与波长相关性。 额定电气参数和标准I-V特性： AM1.5 标准太阳光辐照分布 由于大自然太阳光的光谱辐照度分布会随着地理位置、气候、季节和时间等因素而不同；模拟太阳光的光谱辐照度分布技术条件的限制工作状态不同，要在现AM1.5标准太阳辐照度分布，是比较困难工作。 生产线上得