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2021-05-03 16:57:02

太阳能路灯光伏电池的性能参数

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影响太阳能路灯电池组件的性能参数主要有:短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子和转换效率。这些性能参数的概念与硅太阳能电池的主要性能参数相同,只是在具体的数值上有所区别。


(1)短路电流(Isc)将太阳能电池置于标准光源的照射下,将太阳能电池组件输出端短路时,流过太阳能电池两端的电流就是电池组件的短路电流。测量短路电流的方法是用内阻小于1Ω的电流表接在太阳能电池的两端。短路电流随着光强的变化而变化。

(2)峰值电流(Im)峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能电池组件输出最大功率时的工作电流,峰值电流的单位是A。

(3)峰值电压(Um)峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压,峰值电压的单位是V。组件的峰值电压随电池片串联数量的增减而变化,36片电池片串联的组件峰值电压为17~17.5V

(4)开路电压(Uoc)在光源照射下,两端开路(太阳能电池组件的正负极不接负载)时,太阳能电池的输出电压值即为开路电压。开路电压的单位是V太阳能电池组件的开路电压随电池片串联数量的增减而变化,36片电池片串联的组件开路电压为21V左右。可用高内阻的直流毫伏计测量电池的开路电压。

(5)最大输出功率如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大,即可获得最大输出功率,用符号Pm表示。此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流,分别用符号Um和Im表示,Pm=UmIm

额定电压与额定电流的乘积就是额定功率。额定输出功率就是在正常条件下最大的输出功率(可长期工作)。太阳能电池的额定输出功率与转换效率有关,一般来讲,单位面积的电池组件,转换效率越高,其输出功率越大。太阳能电池目前的转换效率一般在14%~17%之间,每平方厘米的电池片,其输出功率在14~16mW,每平方米的太阳能电池组件输出功率约120W。

(6)峰值功率(Pm)峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳能电池组件在正常工作或测试条件下的最大输出功率,也就是峰值电流与峰值电压的乘积:Pn=ImUm。峰值功率的单位是W。太阳能电池组件的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和组件的工作温度,因此太阳能电池组件的测量要在标准条件下进行。太阳能电池的测试标准:大气质量为AM1.5时的光谱分布(具体规定可参见有关我国国家标准和国际标准),人射的太阳辐射度为1000W/m2,温度为25℃。在此条件下太阳能电池的输出功率定义为太阳能电池的峰值功率。

(7)填充因子(ff)是指太阳能电池组件的最大功率与开路电压和短路电流乘积的比值:f=Pm/(IsU。)。它体现电池的输出功率随负载的变动特性,填充因子是表征太阳能电池优劣的重要参数之一。填充因子越大,太阳电池性能就越好


填充因子主要取决于以下因素。

①随电池材料的禁带宽度的增大而增大,例如优质砷化镓太阳能电池的填充因子常可达到0.87~0.89而硅电池只能达到0.75~0.85。一般太阳能电池组件的填充因子在0.5~0.8之间。

②串联电阻增大,旁路电阻减小,PN结中存在缺陷与杂质等不良情况时

都会ff使变小。对同一个太阳能电池,在一定光照强度范围内,填充因子随光强的减小而增加。

③温度升高时,虽然太阳能电池的工作电流有所增加,但工作电压却会下降,而且后者下降较多,因此总的输出功率要下降,所以尽量应使太阳能电池在较低的温度下工作。

(8)转换效率(η)太阳能电池的转换效率是指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率,等于太阳能电池的输出功率与入射到太阳能电池表面的能量之比,即η=Pm(电池组件的峰值功率)/[A(电池组件的有效面积)Pin(单位面积的入射光功率)],其中Pin=1000W/m2=100mW/cm2


太阳能电池的光电转换效率是衡量电池质量和技术水平的重要参数,它与电池的结构、结特性、材料性质、工作温度、放射性粒子辐射损伤和环境变化等有关,其中与制造电池半导体材料禁带宽度的关系最为直接。首先,禁带宽度直接影响最大光生电流即短路电流的大小。由于太阳光中光子能量有大有小,只有那些能量比禁带宽度大的光子オ能在半导体中产生光生电子空穴对,从而形成光生电流。所以,材料禁带宽度小,小于它的光子数量就多,获得的短路电流就大;反之,禁带宽度大,大于它的光子数量就少,获得的短路电流就小。但禁带宽度量转变为热能,从而降低了光子能量的利用率。其次,禁带宽度又直接影响开路

电压的大小。开路电压的大小和PN结反向饱和电流的大小成反比。禁带宽度越大,反向饱和电流越小,开路电压越高。

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