一种计算光伏双面电池性能参数的方法技术

本发明专利技术公开了一种计算光伏双面电池性能参数的方法，通过测量室内标准条件下，双面电池只在前端照明下的短路电流和开路电压，以及只在后端照明下的短路电流和开路电压，计算双面电池在双面照明下的短路电流、开路电压和填充因子，进而计算双面电池在双面照明下的效率。本发明专利技术解决了双面电池功率输出计算的难题，对深入研究双面电池电学模型有着十分重要的意义。

A Method for Calculating Performance Parameters of Photovoltaic Double-sided Cells

The invention discloses a method for calculating the performance parameters of double-sided photovoltaic cells. By measuring the short-circuit current and open-circuit voltage of double-sided photovoltaic cells only under the front-end illumination and the short-circuit current and open-circuit voltage only under the back-end illumination under the indoor standard conditions, the short-circuit current, open-circuit voltage and filling factor of double-sided photovoltaic cells under the double-sided illumination are calculated, and then the double-sided Efficiency under surface lighting. The invention solves the difficult problem of power output calculation of double-sided batteries, and is of great significance for in-depth study of the electric model of double-sided batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种计算光伏双面电池性能参数的方法
本专利技术公开了一种计算光伏双面电池性能参数的方法，属于光伏电池性能分析

技术介绍
随着太阳能产业的持续发展，全球各大市场对光伏产品的要求精益求精。双面电池正反两面都可以接收辐照，在相同情况下，输出功率增多，并且双面电池对安装要求也不那么严格，具有更高的转换效率。这些优点引起了研究者们的广泛关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种计算光伏双面电池性能参数的方法，通过室内实验测量双面电池单面照明下的性能参数，求解双面电池双面照明下的性能参数，解决了双面电池功率输出计算的难题。为实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种计算光伏双面电池性能参数的方法，包括以下步骤：1)通过室内实验，采用氙灯模拟太阳辐照，测量不同辐照下双面电池只在前端照明下的短路电流和开路电压，以及只在后端照明下的短路电流和开路电压；2)根据测量数据，计算双面电池在双面照明下的短路电流；3)根据测量数据，计算双面电池在双面照明下的开路电压；4)计算双面电池在双面照明下的理想因子；5)计算双面电池在双面照明下的功率和效率。前述的前端照明的定义为：在相同的辐照条件下，分别在遮挡住一面的情况下测试双面电池的另一面的性能参数，输出电流大的一面为双面电池的正面，在只有电池正面照明的情况下，叫前端照明。前述的步骤2)中，双面电池在双面照明下的短路电流计算如下：Isc-bi＝Isc-f+xIsc-r其中，Isc-bi为双面电池在双面照明下的短路电流，Isc-f为标准条件下只在前端照明下的太阳电池短路电流，Isc-r为标准条件下只在后端照明下的太阳电池短路电流，x为辐照比；x＝Gr/(Gf+Gr)其中，Gr和Gf是双面电池的背板辐照和正面辐照。前述的步骤3)中，双面电池在双面照明下的开路电压计算如下：其中，Voc-bi、Voc-f、Voc-r分别为双面电池在双面照明下的开路电压、双面电池只在前端照明下的开路电压、双面电池只在后端照明下的开路电压，RISC为相对电流增益，前述的步骤4)中，双面电池在双面照明下的理想因子计算如下：其中，FFbi为双面电池在双面照明下的理想因子，pFF为双面电池的伪填充因子，FFf为双面电池只在前端照明下的填充因子。前述的伪填充因子是指双面电池在没有损失情况下的填充因子，所述伪填充因子计算如下：其中，FFr为双面电池只在后端照明下的填充因子。前述的步骤5)中，双面电池在双面照明下的功率和效率计算如下：Pbi＝Isc-biVoc-biFFbi其中，Pbi为双面电池在双面照明下的功率，ηbi为双面电池在双面照明下的效率，Amodule为双面电池的面积。本专利技术解决了双面电池功率输出计算的难题，对深入研究双面电池电学模型有着十分重要的意义。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。光伏双面电池性能参数包括双面电池短路电流，双面电池开路电压和理想因子，本专利技术通过在室内试验，以氙灯模拟光源计算光伏双面电池的性能参数，进而计算双面电池的功率和效率，具体计算过程如下：(1)双面电池短路电流的计算：首先定义辐照比x：x＝Gr/(Gf+Gr)(1)其中，Gr和Gf是双面电池的背板辐照和正面辐照，通过辐照计测量的。然后计算双面电池的短路电流：Isc-bi＝Isc-f+xIsc-r＝RISCIsc-f(2)其中，Isc-bi为双面电池双面照明下的短路电流，RISC是相对电流增益，Isc-f为标准条件下只在前端照明下的太阳电池短路电流，Isc-r为标准条件下只在后端照明下的太阳电池短路电流。在相同的辐照条件下，分别在遮挡住一面的情况下测试双面电池的另一面的性能参数，输出电流大的一面为双面电池的正面，在只有电池正面照明(背面遮挡)的情况下，叫前端照明。根据式(2)，可得到双面电池电流增益RISC：式中，Isc-r、Isc-f都是在标准条件下测得的，RISC是双面电池对比单面电池电流的相对电流增益。(2)双面电池开路电压的计算：由于光伏组件是由一系列连接在一起的太阳电池串联组成的，它遵循单二极管模型，描述太阳电池I-V特征的单二极管模型可以如式(4)所述，双面电池同样遵循该模型：其中，I0m和Km是饱和电流的模组参数，V双面电池电压，I(V)为双面电池电流，Rmod为双面电池串联电阻，Isc-bi为双面电池总短路电流，Rsh为双面电池旁路电阻，VT为A0与T的乘积，A0为P-N结结构因子，T是温度，单位为K。对于足够高的辐照度，可以忽略分流项，式(4)可以简化为以下方程：当双面电池开路时，I(V)＝0，根据式(5)，可得出：其中，Voc-bi、Voc-f、Voc-r分别为双面电池双面照明下的开路电压、双面电池只在前端照明下的开路电压、双面电池只在后端照明下的开路电压，Isc-bi、Isc-f、Isc-r分别为双面电池在双面辐照下的短路电流、双面电池只在前端照明下的短路电流、双面电池只在后端照明下的短路电流。Voc-r，Voc-f，Isc-f，Isc-r的值都可以直接测量得到。模组参数由下式得出：I0m取厂家提供的默认值10-10。由(6)、(7)、(9)可得双面电池双面照明下的开路电压为：(3)双面电池填充因子的计算：功率的损失与填充因子有明显的关系，本专利技术中将pFF定义为双面电池的伪填充因子(理想化填充因子)，伪填充因子即在没有损失情况下的填充因子。具有串联电阻Rmod的双面电池的电阻功率损耗，由下式给出：PRs＝I2Rmod(12)其中，PRs是电阻功率损耗，I是双面电池工作电流。随工作电流的增加，双面电池的功率损失相对增加，功率相对增加系数定义如下：式(13)可简化为：P^RS＝RISC2-1(14)双面电池不同辐照条件下的功率损耗，表示如下：PRS-f＝(pFF-FFf)Voc-fIsc-f(15)PRS-r＝(pFF-FFr)Voc-rIsc-r(16)PRS-bi＝(pFF-FFbi)Voc-biIsc-bi(17)其中：PRS-f、PRS-r、PRS-bi分别是双面电池仅正面辐照、仅背面辐照和双面辐照条件下对应的功率损失。FFbi、FFf、FFr分别为双面辐照、仅正面辐照和仅背面辐照的填充因子，FFf和FFr可以通过测量计算得来的，分别为双面电池仅正面照明和仅背面照明情况下，最大功率与开路电压和短路电流的乘积的比值。FFbi通过下述计算得到。功率相对增加系数P^Rs还可以通过如下方式表示：综合式(14)和式(18)可以得到：此式有两个未知量：pFF、FFbi。其中，pFF可以通过在标准情况下测量的性能参数计算得到，通过在标准情况下的背面测量，将式(19)与双面有关的系数改成背面辐照下的系数，得到下式：简化式(20)可以得到：代入式(19)得：本专利技术计算了Voc-bi、Isc-bi、FFbi三个参数，进而可以通过式(23)、式(24)来计算双面电池的功率和效率：Pbi＝Isc-biVoc-biFFbi(23)其中，Amodule为双面电池片的面积。实施例以正面辐照为1000W，背面辐照200W为例。通过室内测试可以得出：正反两面在单面条件测试下的短路电流分别为：1.18A和0.234A。通过式(1)可知：辐照比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算光伏双面电池性能参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过室内实验，采用氙灯模拟太阳辐照，测量不同辐照下双面电池只在前端照明下的短路电流和开路电压，以及只在后端照明下的短路电流和开路电压；2)根据测量数据，计算双面电池在双面照明下的短路电流；3)根据测量数据，计算双面电池在双面照明下的开路电压；4)计算双面电池在双面照明下的理想因子；5)计算双面电池在双面照明下的功率和效率。

【技术特征摘要】
1.一种计算光伏双面电池性能参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过室内实验，采用氙灯模拟太阳辐照，测量不同辐照下双面电池只在前端照明下的短路电流和开路电压，以及只在后端照明下的短路电流和开路电压；2)根据测量数据，计算双面电池在双面照明下的短路电流；3)根据测量数据，计算双面电池在双面照明下的开路电压；4)计算双面电池在双面照明下的理想因子；5)计算双面电池在双面照明下的功率和效率。2.根据权利要求1所述的一种计算光伏双面电池性能参数的方法，其特征在于，所述前端照明的定义为：在相同的辐照条件下，分别在遮挡住一面的情况下测试双面电池的另一面的性能参数，输出电流大的一面为双面电池的正面，在只有电池正面照明的情况下，叫前端照明。3.根据权利要求1所述的一种计算光伏双面电池性能参数的方法，其特征在于，所述步骤2)中，双面电池在双面照明下的短路电流计算如下：Isc-bi＝Isc-f+xIsc-r其中，Isc-bi为双面电池在双面照明下的短路电流，Isc-f为标准条件下只在前端照明下的太阳电池短路电流，Isc-r为标准条件下只在后端照明下的太阳电池短路电流，x为辐照比；x＝Gr/(Gf+Gr)其中，Gr和Gf是双面电池的背板辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张臻，于书魁，潘武淳，赵远哲，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32