太陽能電池工程應用的模型

　　上述單指數和雙指數模型是基于物理原理的最基本的解析表達式，已被廣泛應用于太陽能電池的理論分析中。但由于表達式中的參數，包括Iph，I0（或I01，I02），Rs，Rsh 和A（或A1，A2）與電池溫度和日射強度都有關，確定起來十分困難，因此不便于工程應用，在太陽能電池供應商向用戶提供的技術參數中也不包括這些參數。

　　工程用模型強調的是實用性與精確性的結合。

　　實際應用中，在設計各種系統時，考慮到數字仿真和模擬時的動態反應速度及計算工作量，必須盡可能在工程精度允許的條件下簡化模型。

　　工程用太陽電池的模型通常要求僅采用供應商提供的幾個重要技術參數，如短路電流Isc、開路電壓Uoc、最大功率點電流Im、最大功率點電壓Um、最大功率點功率Pm，就能在一定的精度下復現陣列的特性，并便于計算機分析。

　　鑒于單指數模型已足以精確描述太陽能電池的伏安特性，下面將在單指數模型的基礎上，通過忽略（U+IRs）/Rsh 項和設定Iph=Isc，得到工程實用的太陽能電池模型。忽略（U+IRs）/Rsh 項，是因為在通常情況下Rsh 較大，有幾百到幾千歐，該項遠小于光電流；設定Iph=Isc，是因為在通常情況下Rs 遠小于二極管正向導通電阻。

　　此外，定義：

　　①開路狀態下，I=0，U=Uoc；

　　②最大功率點時，U=Um，I=Im。

　　據此，太陽能電池的I-V 方程可簡化為：

 

　　在最大功率點時，U=Um，I=Im，可得：

 

　　由于在常溫條件下exp[Um/（C2Uoc）]）1，因此可忽略式中的“- 1”項，解出：

 

　　注意到開路狀態下，當I=0 時，U=Uoc，于是有：

 

　　可見，該模型只需輸入太陽電池通常的技術參數Isc，Uoc，Im，Um，即可求出C1 和C2。從Isc，Uoc，Im，Um的變化中可體現出光照強度和電池溫度的變化。工程應用中可通過實測曲線來設置這4 個參數，亦可通過近似的函數來描述這組參數的變化。通常可近似認為Isc，Uoc 分別隨溫度和光照強度呈線性變化。
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