11、太阳能光伏技术：从电池特性到系统设计

太阳能光伏技术：从电池特性到系统设计

1. I-V特性理论

光伏电池特性表征涉及测量电池的电气特性，以确定光转换效率和关键等效电路参数。通常通过两种简单测试来比较光伏电池的性能，从而获得太阳能电池I-V特性表征所需的数据，即正向偏置（光照）测试和反向偏置（暗态）测试。源测量单元（SMUs）可作为具有成本效益的替代测试系统，用于更高范围光伏电池的特性表征。测量太阳能电池的电气特性对于确定太阳能模块的输出性能和效率至关重要。

典型的电压 - 电流特性曲线被称为I/V曲线，对于未受光照的PN二极管，施加的电压为正向偏置方向。该曲线显示了二极管中正向偏置电流的开启和积累情况。在没有光照的情况下，除非施加外部电势，否则没有电流流过二极管。当有入射阳光时，I/V曲线向上移动，表明有外部电流从太阳能电池流向电阻性负载。

1.1 正向偏置（光照）测试

正向测试可得到光伏电池的光照I-V曲线。在光照测试中，进行I-V扫描，电压从V = 0开始向上扫描，同时测量吸收电流。通过正向偏置（光照）测试可计算以下值：
- 开路电压（VOC）
- 短路电流（ISC）
- 最大功率（PMAX）、最大功率点电流（IMP）、最大功率点电压（VMP）
- 填充因子（FF）
- 并联电阻（RSH）
- 串联电阻（RS）
- 最大效率（ηMAX）

1.2 反向偏置（暗态）测试

通过阻挡所有光线，防止其激发光伏电池，将光伏电池作为无源二极管元件进行测试，以确定其击穿二极管特性和内部电阻。通过反向偏置（暗态）测试可获得以下I-V参数：
- 并联电阻（RSH）
- 串联电