太阳电池串联电阻的一种精确算法

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太阳电池串联电阻的解析解

太阳电池串联电阻的解析解

37 SOLAR ENERGY 9/2012
SOLAR ENERGY
太 阳 能 技术与产品
因子;Rs、Rsh 分别为串、并联电阻;VT 为热电压,
VT =
kT q

可以证明,一般的太阳电池,串联电阻较小,
在此范围内,串联电阻只减少填充因子而降低效
率,对开路电压和短路电流没有影响,光生电流等
于短路电流[8],即 IL=Isc
所以有必要准确地确定太阳电池的串联电阻,以便 改进工艺技术,尽量减小串联电阻,提高太阳电池 的效率。一般理论上认为,由于太阳电池的I−V 特 性为超越方程,不可能求出实测数据与串联电阻直 接的解析关系,只能由实测的I−V曲线来近似测量 串联电阻。
测量串联电阻的方法,理论上可以从I−V曲线 在开路电压处的斜率求出,但实际上此处为非线 性区间,难以实测斜率。在最大效率点附近测量串 联电阻较有实际意义,一般有明暗特性曲线比较 法和不同光强下曲线比较法[1],但曲线比较法较复
参考文献 [1]罗运俊, 何梓年, 王长贵. 太阳能利用技术[M]. 北京: 化学工业 出版社, 2005. [2]章熙民, 任泽霈. 传热学(第四版)[M]. 北京: 中国建筑工业出 版社, 2002. [3]崔海亭, 杨锋. 蓄热技术及其应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004. [4]张鹤飞. 太阳能热利用原理与计算机模拟[M]. 西安: 西北工 业大学出版社, 2004. [5]中国建筑标准设计研究院, 太阳能集热系统设计与安装[M]. 北 京: 中国计划出版社, 2006.
Voc=570mV,Isc=120mA,Vm=447.5mV,Im=112.7mA, FF=73.7%,η=12.6%。考虑到测量误差,理论值
与实测值相符。

硅太阳能电池串联电阻的一种估算新方法

硅太阳能电池串联电阻的一种估算新方法

2008年5月电工技术学报Vol.23 No. 5 第23卷第5期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY May 2008 硅太阳能电池串联电阻的一种估算新方法廖志凌1, 2阮新波1(1. 南京航空航天大学航空电源重点实验室南京 2100162. 江苏大学电气信息工程学院镇江 212013)摘要硅太阳能电池等效串联电阻会影响其正向伏安特性和短路电流,而对开路电压没有影响,另外串联电阻的增大会使太阳能电池的填充因子和光电转换效率降低。

研究计算太阳能电池串联电阻具有重要的实际意义。

提出一种估算太阳能电池串联电阻的新方法,利用太阳能电池生产厂商提供的在标准测试条件下的四个技术参数(短路电流I sc,开路电压V oc,最大功率点电流I m和电压V m)进行计算,同时通过引入相应补偿系数来考虑太阳光强和电池温度变化时对串联电阻的影响。

理论估算结果与实验测量结果比较,两者误差在工程应用允许的精度6%以下。

关键词:硅太阳能电池光伏发电串联电阻估算方法中图分类号:TK513A New Method on Computing Series Resistance of Silicon Solar CellsLiao Zhiling1, 2 Ruan Xinbo1(1. Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China2. Jiangsu University Zhenjiang 212013 China)Abstract The equivalent series resistance of silicon solar cell can influence its straight volt-ampere property and short-circuit current, but have no influence on open-circuit voltage. Moreover, the increase of series resistance can reduce the solar cell’s fill factor and conversion efficiency.Research on computing the series resistance of silicon solar cell has the important meaning. A new method on computing series resistance of silicon solar cells is proposed, which uses only four electrical parameters (the short-circuit current I sc, the open-circuit voltage V oc, the current of maximum power point I m, the voltage of maximum power point V m) under standard test conditions provided by manufacture. And the influence of variational solar radiation and solar cell temperature on series resistance of solar cell is taken into account with three additional compensation parameters. According to the comparison between theoretic computing datum and experimental datum of silicon solar cells, the result is satisfactory and the difference is found to be less than 6 percent.Keywords:Silicon solar cell,photovoltaic,series resistance,computing method1引言当今世界能源结构是以煤炭、石油和天然气等化石能源为主体,而化石能源是不可再生能源,大量耗用终将枯竭。

基于斜率法的太阳能电池串联电阻测量方法

基于斜率法的太阳能电池串联电阻测量方法

基于斜率法的太阳能电池串联电阻测量方法杨秀增;杨仁桓【摘要】介绍了基于斜率法的太阳能电池串联电阻的测量方法。

在介绍太阳能电池的等效模型的基础下,叙述了斜率法测量串联电阻的基本原理。

通过具体的实验,介绍了基于斜率法的太阳能电池的串联电阻测量方法和数据处理方法。

实验表明,斜率法具有测量方便、测量精度高等优点,值得推广与应用。

%The method of experimental measurement of solar cell series resistance based on slope algorithm is presented for measuring the series resistance of solar cell.The measurement principle of series resistance of solar cells is deduced after the equivalent model of solar cells is presented.The slope algorithm is validated by a measurement experiment.The experiment shows that the algorithm has the features of convenience and measuring accuracy,so it is worthy of popularization and application.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P42-44)【关键词】太阳能电池;串联电阻;斜率法;最小二乘法【作者】杨秀增;杨仁桓【作者单位】广西民族师范学院物理与电子工程系,广西崇左 532200;暨南大学信息科学技术学院,广东广州 510632【正文语种】中文【中图分类】TM914随着化石能源的日益枯竭和环境污染日趋严重[1],太阳能作为绿色能源得到广泛的利用。

太阳能电池 串联电阻计算

太阳能电池 串联电阻计算

太阳能电池串联电阻计算一、太阳能电池串联电阻是啥。

咱先来说说这个太阳能电池串联电阻到底是个啥玩意儿呢。

你可以把太阳能电池想象成一个超级厉害的小能量工厂,这个串联电阻呢,就像是这个小工厂里的一个小阻碍。

它就在那,影响着电流和电压的关系呢。

你看啊,当太阳光照射到太阳能电池上的时候,电池就开始工作啦,要把光能变成电能。

可是这个串联电阻就会捣乱,它会让电能在传输的过程中损失一部分。

就好比你要把水从一个地方送到另一个地方,中间有个小漏洞,水就会漏出去一部分一样。

这个串联电阻就是电能传输中的小漏洞啦。

二、为啥要计算串联电阻。

这可就很重要啦。

为啥要计算这个串联电阻呢?因为它对太阳能电池的性能影响可大了去了。

如果我们知道了串联电阻的大小,就能更好地了解太阳能电池的效率问题。

你想啊,要是这个电阻太大了,那电池辛辛苦苦产生的电能就会有好多被浪费掉,就像你辛辛苦苦挣的钱,结果被一个小偷偷走了好多一样,多心疼呀。

而且呢,对于那些研究太阳能电池的科学家或者工程师来说,计算串联电阻有助于他们改进电池的设计。

比如说,他们可以想办法降低这个串联电阻,这样就能让电池的性能变得更好,能够把更多的光能转化成电能,让太阳能电池变得更实用,更能满足我们对清洁能源的需求呢。

三、计算串联电阻的方法。

1. 公式法。

这是一种比较传统也比较常用的方法哦。

有一个专门的公式可以用来计算串联电阻呢。

不过这个公式有点小复杂,里面涉及到好多参数,像电池的开路电压、短路电流、最大功率点的电压和电流之类的。

这些参数就像是一个个小密码,我们要把它们都找齐了,然后按照公式的要求把它们组合起来,才能算出串联电阻的值。

就像是做一道超级复杂的数学题,每一个小数据都是解题的关键。

但是呢,这个方法也有它的小缺点。

有时候那些参数可能不是那么容易准确测量到的,要是有一个参数测量错了,那算出来的串联电阻可就不准啦。

就像你搭积木,要是有一块积木的尺寸量错了,那整个搭出来的东西可能就歪歪扭扭的啦。

太阳能电池串联并联电阻的精讲

太阳能电池串联并联电阻的精讲

图中RS即为串联电阻:包括电池的体电阻、表面电阻、电极电阻、电极与硅表接触电阻等Rsh为旁漏电阻即为并联电阻,为硅片边缘不清洁及内部缺陷引起RS很小,Rsh很大理想情况下可以忽略,Ish很小串并联电阻对填充因子(FF)影响很大,串联电阻Rs越高,填充电流下降越多,填充因子减少的越多,并联电阻减少的越多效果相同。

对于旁漏电阻的非常好的解释:【1】并联电阻是为了解释分流现象而引入的一个概念,实际上是不存在这样一个电阻的。

举个简单的例子,一10A的恒流源接一10欧的电阻,那上面有10A的电流,如果再给它并联一个10欧的电阻,那它上面的电流只有5A了,还有5A分给了另外一个,这就是并联电阻引起的分流效应。

一定的光强下光生电流是一定的,如果电池片边缘刻蚀没刻断或者体内有区域性高导杂质,都会引起分流,导致穿过P-N结势垒的电流减少,相当于和结区并联了一个电阻,并联电阻越小分流效应越明显,所以我们希望它越大越好.【2】并联电阻是一个用于描述电池特性的基本的概念。

如楼上所述,并联电阻不是一个实体电阻。

但是,并联电阻又与实体电阻有关。

理论上,对于单p-n太阳电池,可以建立电路模型,常规的教材中均有这样的模型,可以给出一个串联电阻、并联电阻等等综合在一起的公式描述电流随电压的变化。

但是对于实际的电池和组件,影响的因素非常多,譬如:1、硅片边缘的短路通道(脏污可以引起);2、薄膜电池中由于薄膜沉积质量差,存在针孔引起的短路通道;3、薄膜组件中串联集成时引起的短路通道。

4、.........因此,实际的测量系统中,是将光I-V特性曲线的接近V=0的部分,或进行数学拟合后,或直接计算(dI/dV)的倒数,实际上就是光I-V曲线的接近V=0的位置的微分的倒数。

这样的处理,对于FF较差的电池和组件,能够定性/半定量地将串联电阻用于工艺优化和分析。

而对于FF较好的电池和组件,由于测试设备所测电信号的起伏、以及所用数学拟合方法的局限,同一片样品,多次测量的重复性都很差的。

太阳能电池板连接方式-并联和串联

太阳能电池板连接方式-并联和串联

上图显示的是两块太阳能电池板以并联的方式连接,这意味着电压是一样的。

为了计算充电控制器的功耗,我们需要计算流过电路的电流。

电流总是等于功率(P,Watts)除以电压(Volts),因此在上面的例子中太阳能发电系统的电流是120 / 12 = 10 A。

Steca PR1515是非常合适的,因为它是一个15A的太阳能充电控制器
上图显示的是2块太阳能电池板以串联方式连接,这意味着综合的电压是24V,即两块电池板的电压(12V)之和。

我们也需要计算充电控制器的功耗,即功率(P,Watts)除以电压,120 / 24 = 5 A。

Steca PR1010是非常合适的,因为它是一个10A的太阳能充电控制器。

B因为这是一个24V的太阳能发电系统,我们需要2个蓄电池。

注意两个蓄电池也要以串联方式连接。

这样接线会比较简单。

用LambertW函数求解太阳能电池的串联电阻

用LambertW函数求解太阳能电池的串联电阻
11 太 阳 能 电池 模 型 .
理想 太 阳能 电池 的 等效 电路 ( 图 1 a ) 表 见 () 可
示 为光生恒 流 源 与 pn结 二 极 管 的 并联 , 为 单 二 - 称 极管 模 型 j太 阳能 电池输 出 电流 , , 和输 出电压
之 问的关 系为
对 串联 电阻是 隐含 方程 , 法 用 初 等 函数 直 接求 出 无 串联 电阻的解析 表达 式.ig Snh等… 通过 忽略 太 阳能
, i ∞

) 两边乘 以 s Rh
上, 串联 电阻随光 照强度 的增 加而减 小. 这些 近似 处 理方 法在应 用上具 有 一 定 的局 限性 , 只有 在 满 足 近
,p1e【 J J _ —【 , 0x h P
尔兹曼 常数 , 为绝 对 温度 , 电子 电量. q为
( 1 )
式 中 :。 , 为光 生 电 流 ; 厶为 二 极 管 反 向饱 和 电 流 ; r t 为二 极管理想 因子 ; 为 热 电压 , = T q k为 玻 k/ , 实际太 阳能 电池 需 要 考虑 寄 生 电 阻效 应 , 括 包 串联 电 阻 尺 和并 联 电阻 月 串联 电阻 由前 后 电极 及金 属互联存 在 的 电阻 、 属 与 电池 半 导体 之 间 的 金 接触 电阻 以及 电池 半 导 体 材 料 本 身 具 有 的 电 阻组 成, 电流经过 串联 电阻 时将 产生 能量损 耗 . 电池边缘
( a rl cec dt n N t a S i eE io ) u n i
文章编号 :10 — 5 ( 00 0 .0 20 0 05 X 2 1 )6 04 —4 6
用 Lm et a br W函数 求 解太 阳能 电池 的 串联 电阻 水

太阳能电池并联电阻计算_理论说明

太阳能电池并联电阻计算_理论说明

太阳能电池并联电阻计算理论说明1. 引言1.1 概述在当今环境问题日益严重的背景下,太阳能作为一种可再生绿色能源备受关注。

太阳能电池是将太阳光转化为电能的装置,具有清洁、可再生、供给持久等优点。

然而,太阳能电池的效率和性能受到多种因素的影响,其中并联电阻是一个十分重要的参数。

本篇文章将详细介绍太阳能电池并联电阻的计算方法,并探讨其对电池性能的影响。

1.2 文章结构本文总共包括四个部分。

在引言部分中,首先概述了太阳能电池及并联电阻的基本情况,并简要介绍了本文将要讨论内容。

之后,在第二部分中我们将详细介绍太阳能电池的基本原理以及并联电阻的作用与计算方法。

在第三部分中,我们将进一步说明这些理论,并给出实际参数测量和计算方法,并通过例题分析和实际应用场景进行说明。

最后,在结论部分中总结了太阳能电池并联电阻计算的关键步骤和要点,并展望了相关研究的方向和应用前景。

1.3 目的本文的目的是介绍太阳能电池并联电阻计算的理论说明。

通过对太阳能电池基本原理、并联电阻的作用与计算方法进行详细阐述,读者可以更好地了解太阳能电池并联电阻在性能优化中的重要性,并学会如何计算和测量这个参数。

同时,讨论并分析不同情境下并联电阻对太阳能电池性能的影响程度,为未来研究和应用提供指导。

希望本文能给读者提供有益的信息,促进太阳能技术在可再生能源领域的发展。

2. 太阳能电池并联电阻计算2.1 太阳能电池的基本原理太阳能电池是一种能够将光能直接转化为电能的器件。

它由多个光敏二极管组成,当太阳光照射到电池上时,光子会击中二极管,并通过半导体材料中的P-N结产生一个光生载流子。

这些载流子会在外部负载形成电流,从而产生可用的电能。

2.2 并联电阻的作用与计算方法并联电阻在太阳能系统中扮演重要角色,它可以调节太阳能电池产生的输出功率。

当多个太阳能电池需要并联时,为了确保各个太阳能电池工作在相同的工作点上,以最大限度地提高整个系统的效率和输出功率,需要在每个太阳能电池之间加入一定数值的并联电阻。

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太阳电池串联电阻的一种精确算法
王军u,王鹤2,杨 宏2,张 伶1 (1.新疆大学物理科学与技术学院,新疆乌鲁木齐830046;2.西安交通大学理学院,陕西西安710049)
摘要:晶体硅太阳电池的电阻由基片电阻、扩散区的薄层电阻、接触电阻等组成。通过建立晶体硅太阳电池串联电阻的 数学模型。精确地求得串联电阻值。并利用生产线上测得的数据验证了该模型计算结果的准确性。 关键词:太阳电池;串联电阻;计算 中图分类号:TM 914.4 文献标识码:A 文章编号:1002-087 X(2008)10-0681-03
1.678 mQ+1.010 rnfl+0.064 mQ+10.417/n2 mQ=4.672 6+
10.417/r?(mQ)。
3生产数据对模型进行验证
我们取n=8,利用生产线测试数据来验证该串联电阻数学
模型是否与实际相符。取n=8时,咫=4.838 mQ?数据见表1。 表1 125 mm×125 mm电池的数据
resistance calculation for Ag contacts on single crystal layered p-SnS and p-SnSe compound semiconductors in the wide temperature range[J].Microelectronic Engineering,2005,81:125—131.
【3】AYDIN M E,AKKILIC K KILI(;OGLU T.The importance of the
series resistance in alculating the characteristic parameters of the
Schottky contacts[J].Applied Surface Science,2006,253:1304—1309. 【4】 KARADENIZ S,TU口LUOG’LU N,辱AHIN M,et a1.Series
‰=瓦sLpⅥ删辟fFL‰,=器·高慧急(配5“6)乩诵m圆 tics[J].Solar Energy Materials&Solar Cells,2005.87:461—465. CABALLERO L,SANCHEZ-FRIERA J,LALAGUNA P,et a1.Series
对于总线电阻‰,式中n表示焊接点的数目,又总线厚度k
(17)
式中:j】hI,wh为bus的厚度和宽度。
相应眠 k2壶铣c争~
m、
氐us 2万Pme7Ud瓦L石

对于前后接触电阻,R。和氐应用半导体.金属接触电阻除 以接触面积;对于前接触面,接触面积为栅线的底面积加上总 线的底面积,并减去栅线和总线交叉部分的底面积,栅线底面
2(Us)whwr,且前接触电阻率为‰,所以前接触电阻为: 积为(US)wfL,总线底面积为2(Us)wt,.s,交叉部分面积为
j月ff。ntD“c Rfc 2
对于背接触电阻,接L触[wf面L+积2w为b。L。2,(J背—接Wf)触】电阻率为‰,(2可0)
铪舞去=等淼=10.417/n2 为5 I.tm,结合上面其它数据,可得: m,O
对于前接触电阻咫,‰为1.0x lO.4 Q·cm2,结合前面数
据,可得:
R。:———型堡坐竺—一: “L[wfL+2 Wbll。(s—wf)】
(1)
1串联电阻各分电阻数学表达式推导
下面我们将部分推导验证串联电阻构成要素的电阻表达
式,首先给出扩散层的功率表达式:
足mter=2叫.iS(工)积
(2)
式中:dR=Rglrda
(3)
删:‰。=争=警=急㈣ 积分得:
又因为:
,(kx()2=/I:3kJ)L^aJJd2xn‰ 7a=扩JLR口(6一工)
联电阻的实际值,即:
(18)~式(21)所示。
R(实)=(4.533+4.648+4.539+4.997+4.721+4.932+
2利用模型对串联电阻进行计算
以工业生产中典型的125 VIIlTIx 125 nlnl电池进行具体计
算,将参数代人公式,先计算各部分数值,最后计算出串联电
阻。电池基区厚度‰为240 p,m,硅的电阻率pk为l Q·cm,
f栅线p接触- ,l 扩散层
基区
背接触层
图1太阳电池结构 Fig.1 Structure of solar cells
收稿日期:2008—03—11 作者简介:":F军(1972--),男,新疆维吾尔自治区人。硕士。主要研 究方向为晶体硅太阳电池。 Biography:WANG Jun(1 972--)。male。master. 联系人:张伶,Emaih chj6552@sohu.com
晶体硅太阳电池制作过程中由于扩散制结、印刷电极等 操作,在电极与硅片的接触面上会产生接触电阻。上表面的接 触电阻为栅线和总线与扩散层的接触面产生的电阻,下表面 的接触电阻为背电极与基区的接触面产生的电阻。同时在太 阳电池内部也存在基片电阻、扩散区的薄层电阻等。在运行时 这些电阻和负载串联在同一回路上,称为电池的串联电阻,常 用足表示。减小串联电阻可以提高太阳电池的短路电流【1】。
An accurate arithmetic for resistance of solar cells in series
He2,YANG WANG Jun”。WANG
Hon92,ZHANG Lin91
rJ.Physics Science and Technology College,Xinjiang University,Urumchi Xinjiang 830046,China;
l 02l 265
3.793 212 0.495 540
7.654 697 0.004 539
1 014.457
3.787 875
0.504 168
7.513 124 0 004 997
l n99 14n
3.916 852 0 495 72l
7.901 33l
0.004 72l
l 024 131
3.82l 935
resistance modelling of industrial screen-printed monocrystalline
2008.10 V01.32 NO.10
万方数据
682
silicon solar cells and modules including the effect of spot soldering photovoltaic energy conversion[C]//Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference.Aikoloa,Hawail:IEEE,2006:1388—1390.
!!!!兰兰兰!Q
:1.010 mQ
125[0.11X125+2X1.6(125/44—0.11)】
对于背接触电阻氐,‰为1.0x 10-4 Q·cm2,结合前面数
据,可得:
Rbc=氐d。。/L2=-10/(125x 125)=0.064 mQ
综上:R-Rb+时Rf+肘R№+鼯0.153 6 mf2+1.767衄+
5.085+4.895+4.586+4.783)/10=4.772 mQ。 计算理论数据与实验数据的误差为:
f4.838--4.772)/4.838=1.36%
4结束语
故:
由此我们可以看出,该模型的计算结果误差很小,与实际
gb=P嘶等=1帆m两而24丽0 Ixm瓦忑=o.153 6 mQ
测量结果吻合度高。根据建立的电池串联电阻数学模型,可以 进行定量计算太阳电池串联电阻大小,并且将来可以进一步
置f
置¨
Fig.2
冠-
R、。
图2串联电阻等效电路
Equivalent circuit of series resistance
(emitter la),砷的电阻,风表示基区(base)的电阻,Rbc表示背接
触(back contact)电阻。太阳电池的总串联电阻R为上面6个
分电阻之和:
R产Rb+时R一对R一心
2.College ofScience,Xi'an Jiaotong University,Xi'an Sh,组nxi 710049,China)
Abstract:The resistance of solar cells consists of base resistance, resistance of diffusion region and contact resistance etc.The accurate arithmetic of the series resistance can be gained by building the mathematic model of the crystalline silicon solar cells for the series resistance.The veracity of the model was validated by the data from the industry. Key words:solar cells;series resistance;calculate
联电阻的方法,提高开路电压,提高电池的转换效率。
参考文献:
金属银的电阻率p^f1.6x 10—8 Q·m,栅线的宽度wf为llO
岫,栅线的厚度J】f为5岬,所以:
【l】TIVANOVA M,PATRYNB A,DROZDOVA N.Determination of solar cell parameters from its current—voltage and spectral characteris—
Caballero提出一种计算太阳电池串联电阻的模型【2】,我们 对该模型及其模型中的数学表达式进行了验证。对丝网印刷 太阳电池,根据其结构进行定量计算。首先根据太阳电池的结 构(El 1)做出串联电阻等效电路(图2)。
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