一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法技术

本发明专利技术提供了一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法。通过太阳能电池光伏测试仪器测量出不同光照强度下的电压和电流值及通过推演出来的迭代公式来确定串联和联电阻的值。其基本特征在于，包含以下步骤：1)根据在第三和第四象限中的p‑n结太阳能电池的照明I‑V特性简单描述出单指数模型；2)再利用第三和第四象限的单指数模型经过一系列化简得出Rs的迭代公式，其中的Rsh＝P‑Rs；3)根据Voc‑Isc特性画出Vj与ln(Id)的曲线图线性拟合来确定n和I0；最后通过测量不同照明强度下的其它参数值来迭代确定Rs和Rsh的值。

A method for extracting series and parallel resistance of solar cells

The invention provides a method for extracting series and parallel resistance of solar cells. The values of voltage and current under different illumination intensities were measured by solar cell photovoltaic tester, and the values of series resistance and series resistance were determined by iterative formulas deduced. Its basic features are as follows: 1) Simple description of the single exponential model based on the illumination I V characteristics of the p_n junction solar cells in the third and fourth quadrants; 2) The iterative formula of Rs is obtained by a series of simplifications using the single exponential model in the third and fourth quadrants, where Rsh = P_Rs; 3) According to Voc_Isc Characteristic plots of Vj and LN (Id) are linearly fitted to determine N and I0, and the values of Rs and Rsh are iteratively determined by measuring other parameters under different illumination intensities.

【技术实现步骤摘要】
一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法
本专利技术属于太阳能参数提取与计算领域，特别涉及一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法。
技术介绍
太阳能电池中串联电阻和并联电阻的参数值会直接影响其电池的I-V特性和效率。对其光伏性能来说，Rsh是至关重要的，尤其是辐射水平降低时。当强度水平降低时，如阴天或太阳低于天空时，低Rsh成为越来越值得关注的问题。因此，Rs和Rsh都需要被认识和理解，以便分析电池性能。基于太阳能电池电流曲线的主流参数提取方法，其包括拟合优化算法，这种算法一般都假设并联电阻Rsh为无穷大，以便化简分析，但实际上并联电阻的作用并不能忽略，这样会导致提取出来的串联电阻Rs和理想因子n的值精度并不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提取太阳能串联和并联电阻的方法，通过太阳能电池光伏测量仪测量出不同光照强度下各个参数及利用单二极管模型公式推演出来的迭代公式以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法，包括以下步骤：步骤1，根据太阳能电池的照明I-V特性描述常见单二极管指数模型；步骤2，根据I～V曲线第三象限和第四象限中的p-n结及太阳能电池的照明I-V特性分别描述不同象限的单二极管指数模型；步骤3，根据太阳能电池的照明I～V曲线中第三和第四象限的单指数模型进行化简得到Rs的迭代表达式：步骤4，使用Voc-Isc特性确定n和I0。进一步的，所述步骤1中，根据太阳电池的照明I-V特性简单描述常见单二极管指数模型；Vj＝V-IRs(1b)其中式中的IL为光电流，由n->p流向，I0为少数载流子形成的反向饱和电流；Vj为加至PN结两端的电压；q为电子的电量q＝1.6*10^-19C；k为波尔兹曼常数k＝1.38*10^-23J/K；T为热力学温度，n为理想因子。进一步的，步骤2中，根据第三象限和第四象限中的p-n结太阳能电池的照明I-V特性分别描述不同象限的单二极管指数模型；在第三象限中，也就是PN结加反向偏置，即其中V＝(-Vj)、I＝(It)、ID＝-I0；则带入公式(1a)和(1b)得第三象限的中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型It＝IL+I0+(Vt+ItRs)/Rsh(2)在第四象限中，也就是PN结加正向偏置，即其中V＝(Vj)、I＝(If)；则带入(1a)和(1b)式得第四象限的中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型进一步的，步骤3中，通过第三和第四象限中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型进行化简可以得到Rs的迭代表达式，其中化简步骤如下；当短路时，I0＜＜IL，即公式(2)中I0忽略不计，则通过公式(2)化简提出Ir的模型公式为从公式中可以看出Vt作为轴线，其曲线的斜率为(Rs+Rsh)-1；这时，令(Rs+Rsh)＝P(5)短路时，在第四象限中，令Vf＝0,I＝Isc，则由公式(3)化简得到短路电流Isc的模型公式为：式中当Rs＝0时，Isc＜IL；最后再结合公式(2)—(6)消除理论参数IL及合并同类项、取对数等运算，则获取如下参数关系Rs的模型公式：因此，通过公式(7)进行迭代算法，通过不断重复迭代确定Rs的值；考虑Rs＜＜P这对太阳能电池是有效的，即忽略Rs这一项，然后获得一个简单的关于Rs关系：Rs可以通过公式(8)进行迭代获得一个值，再将其值对带入公式(7)中求得Rs的值反复迭代进行比较，获得最为接近的值即为Rs的值，其中(Rs+Rsh)＝P。进一步的，确定得出公式(7)中的Rs；首先利用公式(8)确定Rs的近似值，然后利用公式(7)通过迭代的方法确定Rs的确定值；通过给定测量仪器不同光照强度，测量硅太阳能电池在不同光强下的其它不同参数的值Vf、If、It、P，确定Rs和Rsh的值；其中选择If和It的值，应使得It-(IfP+Vt+Vf)＞0(10)进一步的，步骤4中，通过太阳能光伏测量仪器测其参数，首先给与仪器不同光照强度的光源，然后该仪器会测量硅太阳能电池在不同光强下所对的开路电压和短路电流的值，通过各参数数据及使用Voc-Isc特性来确定n和I0，利用如下公式确定：其中Id为理想的二级管电流；这里的Voc＝Vj。；利用公式(9)两边分别取对数，可以做出Vj与ln(Id)的点图，通过线性拟合，根据其斜率及与Y轴的截距分别计算出理想因子n和I0。与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：由于同时提取出了Rs、Rsh、n、I0获得了较为完整的太阳能电池单二极管模型，可以更好的描述电池；同时由于参数提取过程基于不同光强下的电流特性，避免了单次测量的噪声，使参数提取结果更加精确；最后本文方法通过迭代的方法，进一步降低了参数的误差且不用假设Rsh值为无穷大。附图说明图1为第三和第四象限照明的I-V曲线图2为Vj与ln(Id)的点图具体实施方式以下结合附图对本专利技术进一步说明：请参阅图1，一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法，包括以下步骤：步骤1，根据太阳能电池的照明I-V特性描述常见单二极管指数模型；步骤2，根据I～V曲线第三象限和第四象限中的p-n结及太阳能电池的照明I-V特性分别描述不同象限的单二极管指数模型；步骤3，根据太阳能电池的照明I～V曲线中第三和第四象限的单指数模型进行化简得到Rs的迭代表达式：步骤4，使用Voc-Isc特性确定n和I0。步骤1中，根据太阳电池的照明I-V特性简单描述常见单二极管指数模型；Vj＝V-IRs(1b)其中式中的IL为光电流，由n->p流向，I0为少数载流子形成的反向饱和电流；Vj为加至PN结两端的电压；q为电子的电量q＝1.6*10^-19C；k为波尔兹曼常数k＝1.38*10^-23J/K；T为热力学温度，n为理想因子(在方程(1a)和(1b)中可以注意到，在第三和第四象限中得数据都假设为负值。为了导出Rs和Rsh的数学表达式，将包括变量I，V和Vj的所有参数都视为正数是方便的。)步骤2中，根据第三象限和第四象限中的p-n结太阳能电池的照明I-V特性分别描述不同象限的单二极管指数模型；在第三象限中，也就是PN结加反向偏置，即其中V＝(-Vj)、I＝(It)、ID＝-I0；则带入公式(1a)和(1b)得第三象限的中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型It＝IL+I0+(Vt+ItRs)/Rsh(2)在第四象限中，也就是PN结加正向偏置，即其中V＝(Vj)、I＝(If)；则带入(1a)和(1b)式得第四象限的中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型步骤3中，通过第三和第四象限中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型进行化简可以得到Rs的迭代表达式，其中化简步骤如下；当短路时，I0＜＜IL，即公式(2)中I0忽略不计，则通过公式(2)化简提出Ir的模型公式为从公式中可以看出Vt作为轴线，其曲线的斜率为(Rs+Rsh)-1；这时，令(Rs+Rsh)＝P(5)短路时，在第四象限中，令Vf＝0,I＝Isc，则由公式(3)化简得到短路电流Isc的模型公式为：式中当Rs＝0时，Isc＜IL；最后再结合公式(2)—(6)消除理论参数IL及合并同类项、取对数等运算，则获取如下参数关系Rs的模型公式：因此，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法，包括以下步骤：步骤1，根据太阳能电池的照明I‑V特性描述单二极管指数模型；步骤2，根据I～V曲线第三象限和第四象限中的p‑n结及太阳能电池的照明I‑V特性分别描述不同象限的单二极管指数模型；步骤3，根据太阳能电池的照明I～V曲线中第三和第四象限的单指数模型进行化简得到Rs的迭代表达式：步骤4，使用Voc‑Isc特性确定n和I0。

【技术特征摘要】
1.一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法，包括以下步骤：步骤1，根据太阳能电池的照明I-V特性描述单二极管指数模型；步骤2，根据I～V曲线第三象限和第四象限中的p-n结及太阳能电池的照明I-V特性分别描述不同象限的单二极管指数模型；步骤3，根据太阳能电池的照明I～V曲线中第三和第四象限的单指数模型进行化简得到Rs的迭代表达式：步骤4，使用Voc-Isc特性确定n和I0。2.根据权利要求1所述的一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法，其特征在于，所述步骤1中，根据太阳电池的照明I-V特性简单描述常见单二极管指数模型；Vj＝V-IRs(1b)其中式中的IL为光电流，由n->p流向，I0为少数载流子形成的反向饱和电流；Vj为加至PN结两端的电压；q为电子的电量q＝1.6*10^-19C；k为波尔兹曼常数k＝1.38*10^-23J/K；T为热力学温度，n为理想因子。3.根据权利要求2所述的一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法，其特征在于，步骤2中，根据第三象限和第四象限中的p-n结太阳能电池的照明I-V特性分别描述不同象限的单二极管指数模型；在第三象限中，也就是PN结加反向偏置，即其中V＝(-Vj)、I＝(It)、ID＝-I0；则带入公式(1a)和(1b)得第三象限的中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型It＝IL+I0+(Vt+ItRs)/Rsh(2)在第四象限中，也就是PN结加正向偏置，即其中V＝(Vj)、I＝(If)；则带入(1a)和(1b)式得第四象限的中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型4.根据权利要求3所述的一种提取太阳能电池串联和并联电阻的方法，其特征在于，步骤3中，通过第三和第四象限中的p-n结太阳电池的照明I-V特性的单指数模型进行化简可以得到Rs的迭代表达式，其中化简步骤如下；当短路时，I0...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小波，李瑞雪，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61