光伏组件中电池遮挡与伏安特性曲线变化的关系
电池组件IV测试曲线的目的与评估
电池组件IV测试曲线的目的与评估组件IV测试仪是一种全智能化太阳能电池组件测量装置，它采用了新型太阳模拟灯作为光源，用微机控制和管理，提高了测量精度。
可以满足了生产线上对大功率太阳电池组件的快速测试要求。
测试系统的基本工作原理是：当闪光照到被测电池上时，用电子负载控制太阳电池中电流变化，测出电池的伏安特性曲线上的电压和电流，温度，光的辐射强度，测试数据送入微机进行处理并显示、打印出来。
本系统可测试太阳电池的伏安特性曲线，测试ISC、VOC、Pmax、Vmax、Imax等参数并具备折算到标准测试条件下的能力（符合GB/T6495.3要求）。
由于模拟灯光源在工作现场，受到工作时间的加长，灯管寿命的缩短，灯管温度的提高，供电电压的不稳等诸多因数的影响，光的质量会产生漂移，造成测量准确度的降低，这是同类产品无法解决的难题。
我公司采用多路测光处理技术，解决了上述问题，保证了光源的准确性，使光强的修正更加精确，同时具有光源监测报警功能，保证了系统的稳定及可靠性。
那么IV测试曲线的目的是什么呢? 莱下面由科斯新能源科技有限公司为你解答01IV曲线测试的目的测量串开路电压（Voc）和短路电流（Isc）以及极性。
最大功率点电压（Vmpp）、电流（Impp）和峰值功率（Pmax）的测量。
光伏组件/组串填充系数FF的测量。
识别光伏组件/阵列缺陷或遮光等问题。
积尘损失、温升损失，功率衰减、串并联适配损失计算等02IV曲线的基础概念Voc 开路电压Isc 短路电流Vmpp最大功率点电压Impp最大功率点电流Pmax峰值功率填充因子FF是太阳能电池品质的量度，定义为实际的最大输出功率除以理想目标的输出功率(IscVoc)，FF越大，太阳能电池的质量越高。
FF的典型值通常处于60~85%，并由太阳能电池的材料和器件结构决定。
03影响IV曲线的因素辐照度越大，短路电流越大，辐照度对于开路电压影响不大温度越高，开路电压越小，温度对短路电流影响不大温度一定的情况下，辐照度越高，组件输出功率越大04组件的IV曲线分析STC状态下的组件电参数请点击输入图IV曲线测试仪测试的数值转换到STC条件下的值和厂家出厂的datasheet值进行对比才有意义05IV曲线测试步骤请点击输入图片确保待测组串和逆变器断开被测试组串应该隔离并连接到I-V曲线测试设备。
第3章太阳能电池的特性
第3章太阳能电池的特性太阳能电池的特性光伏电池的特性⼀般包括光伏电池的输⼊输出特性(伏安特性)、照度特性以及温度特性。
1. 伏安特性当太阳光照射到电池上时，电池的电压与电流的关系(伏安特性)可以简单的⽤图2．9所⽰的特性曲线来表⽰。
图中：V oc 为开路电压；Isc 为短路电流；Vpmax 为最佳⼯作电压；Ipmax 为最佳⼯作电流。
最佳⼯作点对应电池的最⼤出⼒Pmax ，其最⼤值由最佳⼯作电压与最佳⼯作电流的乘积得到。
实际使⽤时，电池的⼯作受负载条件、⽇照条件的影响，⼯作点会偏离最佳⼯作点。
1.1 开路电压Voc光伏电池电路将负荷断开测出两端电压，称为开路电压。
1.2 短路电流Isc光伏电池的两端是短路状态时测定的电流，称为短路电流。
1.3 填充因⼦FF实际情况中，PN 结在制造时由于⼯艺原因⽽产⽣缺陷，使光伏电池的漏电流增加。
为考虑这种影响，常将伏安特性加以修正，将特性的弯曲部分曲率加⼤，定义曲线因⼦FF 为Uoc Isc P Uoc Isc Up Ip FF ?=??=max max max曲线因⼦是⼀个⽆单位的量，是衡量电池性能的⼀个重要指标。
曲线因⼦为1被视为理想的电池特性。
⼀般地，曲线因⼦在0．5～O ．8之间。
1.4 转换效率转换效率⽤来表⽰照射在电池上的光能量转换成电能的⼤⼩，它是衡量电池性能的另⼀个重要指标。
但是对于同⼀块电池来说，由于电池的负载的变化会影响其出⼒，导致光伏电池的转换效率发⽣变化。
为了统⼀标准，⼀般公称效率来表⽰电池的转换效率。
即对在地⾯上使⽤的电池，在太阳能辐射通量1000w ／m2、⼤⽓质量Aml.5、环境温度25℃，与负载条件变化时的最⼤电⽓输出的⽐的百分数来表⽰。
⼚家的说明书中电池转换效率就是根据上述测量条件得出的。
2.照度特性光伏电池的出⼒随照度(光的强度)⽽变化。
如图2．10所⽰，短路电流与照度成正⽐；图2．1l所⽰，开路电压随照度按指数函数规律增加，其特点是低照度值时，仍保持⼀定的开路电压。
局部阴影遮挡条件下光伏组件输出特性的研究讲解
局部阴影遮挡条件下光伏组件输出特性的探究摘要：通过对光伏组件不同位置进行遮挡的实验，得到不同阴影条件下的I-V曲线，并对所得数据进行对比分析，探究阴影位置对输出功率的影响。
结果表明，阴影遮挡对光伏组件的影响与被遮挡的串联支路的个数有关，当遮挡一个串联支路时，功率损耗为35.5%；遮挡两个串联支路时，功率损耗为70.1%；遮挡三个串联支路时，功率损耗为97.3%。
关键词：光伏电池、局部阴影、I-V曲线、串联单位、旁路二极管The experiment on the productivity of PVCells With Partial Shading ABSTRACT：we get certain I-V curves under different shading conditions through the experiment of covering different positions of the solar cells,then we analyze the data to explore the impact the shadow causes.The result shows that shading effects on the PV modules relate to the number of the branches which are covered by the shadows.when one branch of the solar cells is covered,the power lost will be 35.5%,and if two or three are covered,the lost will be 70.1% and 97.3%.KEY WORDS：Photovoltaic cells;Partial occlusion;characteristic curve of V—I;Bypass diode目录1. 引言 (1)1.1问题提出 (1)1. 2光伏电池的发电原理 (1)1.3光伏电池的等效电路模型 (3)1.4部分阴影遮挡下光伏组件输出特性的研究 (5)2.实验方法 (6)2.1多晶硅太阳能电池组件各参数 (6)2.2其它设备： (6)2.3光伏组件结构： (7)3.实验结果与分析 (8)3.1对光伏组件同一串联支路内的电池片进行遮挡研究 (8)3.2对光伏组件的多个串联支路进行遮挡研究 (10)4. 评价与解释 (14)5. 结论 (15)6.参考文献： (16)1.引言1.1问题提出光伏发电的能量来源是取之不尽，用之不竭的太阳光，利用太阳光的波粒二象性在半导体中产生电子迁移而发电，在太阳能光伏发电的过程中，不会产生任何污染物，不破坏生态环境，是一种清洁安全的能源，具有很大的发展前景。
浅谈如何优化设计降低阴影遮挡对光伏系统发电量的影响
浅谈如何优化设计降低阴影遮挡对光伏系统发电量的影响1 阴影遮挡单片电池片对组件输出功率的影响国内目前多晶硅电池组件使用率比较高。
我们先来看下单块电池组件的一片电池片在不同程度受阳光遮挡后，对整个组件的输出功率影响。
测试组件：京瓷KD135GH一2PU光伏组件（一种组件含三个旁路二极管，一种组件不含旁路二极管），含有6×9=54片电池片。
测试条件：将组件中的一个电池片从无遮挡到100%遮挡。
采用54片电池片串联的组件，其有3个旁路二极管。
实验检测在有旁路二极管和没有旁路二极管两种组件，对一片电池片进行不同程度的阳光遮挡时的组件输出功率。
实验结果及小结：单一电池片受阴影遮挡比较小的情况下，不管组件是否含有旁路二极管，对整个组件输出功率的影响也比较小。
但在电池片受阳光遮挡超过35%左右，含有旁路二极管的电池组件，电池片受遮挡面积不管增加多少，其输出功率几乎没有变化。
2 阴影遮挡组件对串联及并联阵列的影响对光伏组件进行串联平铺及并联平铺两种方式布置，然后采用水平阴影遮挡与垂直阴影遮挡两个不同方面逐渐遮挡，对阵列输出功率进行测试。
串联实验实验方法：（1）时间：2月22日11：00-13：00；天气：晴朗；方式：将5块135 W光伏组件（I～V）串联平铺于无遮挡空旷地带。
（2）将组件测试仪与光伏组件连接，稳定0.5h后开始测量。
组件横放，对电池片进行纵向依次编号，按照表1中的实验序号来进行垂直和水平遮挡实验。
最终得出实验结果。
串联实验结果及小结：由于旁路二极管的存在，在水平遮挡时，遮挡电池组件同一旁路二极管的电池片（表1中第1、2行为一个旁路二极管线路），对于组件的影响等同。
在垂直遮挡时，由于当遮挡到第三个电池片后（遮挡到整个组件的两路旁路二极管线路），整个组件的输出功率就达到最低值。
并联实验实验方法：（1）时间：5月19日11：00-14：00；天气：晴朗；方式：将10块光伏组件分成两组串联，每组5块，然后将两组串联后的组件再并联连接，平铺于无遮挡空旷地带。
太阳电池伏安特性曲线的体会
太阳电池伏安特性曲线的体会
今天学习了太阳电池伏安特性曲线，体会颇多。
首先我明白了太阳电池伏安特性曲线为什么前段曲线会抬头，以及后端会下降。
解释这个问题应该先看一下太阳能电池伏安测试里面的参数设置，在测试太阳电池的时候，通常是从开路电压扫到短路电流或者从短路电流扫到开路电压，理想太阳能电池符合伏安特性，可用公式表示，填充因子越高，那么伏安图就越接近于一个矩形。
第一条曲线出现了明显的上扬，这肯定是不符合常理的，可以认为是一块不理想的电池，当然要说哪里出了问题这个还得具体问题具体分析，测试的时候接触不好，电池本身性能的问题等等。
然后我了解到，填充因子和电压为什么会小。
首先填充因子，可以基本确定太阳电池的质量越差，填充因子越低，质量差的话和各种因素有关，对最大电压电流有影响的因素最重都会导致伏安特性的降低。
电压低的话也是和你电池质量相关，比如在钙钛矿太阳能电池里面、表面覆盖度低或者结晶性太差都有可能导致电压的降低。
太阳电池伏安特性曲线真的是很奇妙。
光伏电池的 i- v关系
光伏电池的 i- v关系
光伏电池的 I-V关系是指光伏电池的电流-电压特性曲线。
光
伏电池是一种将太阳能转化为电能的装置，其工作原理是利用光电
效应将光能转化为电能。
在光照条件下，光伏电池会产生电流和电压，而I-V关系则描述了光伏电池在不同电压下的输出电流。
光伏电池的I-V关系通常呈现出非线性特征，其曲线通常包括
四个象限，开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、最大功率点（MPP）和电池的工作点。
在光照条件下，光伏电池的I-V曲线呈现出一个
典型的特征，即在一定范围内，随着电压的增加，电流也随之增加，但当达到一定电压值后，电流开始下降。
这是因为光伏电池的电压
和电流之间存在着固有的关系，即随着电压的增加，电流会先增加
后减小。
在光伏电池的I-V曲线中，开路电压（Voc）是指在光伏电池两
端未连接负载时的电压，此时电流为零；短路电流（Isc）是指在光
伏电池两端短接时的电流，此时电压为零。
最大功率点（MPP）是指
光伏电池在特定光照条件下能够输出的最大功率对应的电压和电流值。
电池的工作点则取决于外部负载的电阻，工作点的变化会影响
光伏电池的输出功率。
总的来说，光伏电池的I-V关系是描述光伏电池在不同电压下的输出电流特性，对于光伏电池的性能评估和实际应用具有重要意义。
通过对I-V关系的研究和分析，可以更好地了解光伏电池的工作特性，从而优化光伏电池的设计和应用。
描绘太阳能电池板伏安特性曲线让实验探究走在高考命题之前
描绘太阳能电池板伏安特性曲线让实验探究走在高考命题之前
2018年暑期，微主在焦作市创客教育名师工作室指导专家顺时针魔方俱乐部技术总监李璐老师的协助下，探究了入射光强度、入射光角度对太阳能电池板断路电压、短路电流和内阻的影响，描绘了太阳能电池板的伏安特性曲线，取得了不少成果。
顺时针魔方俱乐部有各种各样的仪器设备，非常适合开展中学生电子电路类的科学探究，技术总监李璐老师是焦作市创客教育名师工作室的指导专家，竭力为焦作市创客教育名师工作室开展创客教育教研活动提供仪器设备和技术支持。
观察实验中得到的太阳能电池板的伏安特性曲线可以看出，太阳能电池板的内阻并不是一个定值，而且电流具有饱和性；太阳能电池板在饱和电流状态下可以看做恒流源，在弱电流状态下可以看做恒压源。
纵轴为电压（V）横轴为电流（mA）
创客焦作早期研究
校企联合开展太阳能电池导电特性实验探究
实验测定太阳能电池板的伏安特性曲线
当初，这种实验探究只是好奇，属于自发，而非有组织，并没有与高考命题相联系。
不曾想，2021湖南省普通高等学校招生适应性考试物理卷的第12题，就是这样一道题，该题的物理背景和伏安特性曲线与我们的早期研究竟然完全一致。
什么是前瞻性？这就是前瞻性！
正是这种前瞻性，让科学探究活动走在高考命题之前！
| 创客焦作 |
河南创客焦作是焦作市创客教育名师工作室的微信公众平台，以创客教育为主要研究方向，分享创客案例，讲解创新方法，启迪创意设计，开展科学探究，组织社会调查，指导论文写作，参加创客大赛和专利申请，发现、培养和成就一批具有创新潜质的学生。
河南公众号码：chuangkejiaozuo
河南名师博客：/updays。
阴影遮挡对多晶硅光伏组件输出影响的实验研究
５
斜撑
３ １ ＂ ４ １ ３ ＊ ２ ０ １ ． ８ ０
７
Ｊ ｉ ０ ０ ０ ０
４ ８ ８ ９ ４ ２ ７ ５
２ ． ３
２ ８ ９ ． ８ ５
合 计
表 ２ 组件 竖 向 ２ ｘ ２ ０阵列布 置 支 架主要 构 件 用钢 量 统计 表
序 号 构件名称 １
输出。 ２ ． ２ ． ２遮 挡 对竖 向 布置 组 串 的影 响 图 ９为光 伏组 串竖 向布 置 遮挡 时 “ 电压 一 遮挡 率 ” 曲线 输 出 特
４
斜梁
６ ２ ＂ ４ １ ． ３ ＊ ２ ． ５ ３ ． ４ ０
７
１ ０ ０ Ｏ ０
４ １ ６ ８
９ ９ ２ ８ ９
寸为 ３ １ ３ ０ ｍ ｍ ｘ １ ６ ６ ８ ０ ｍ ｍ， 南 北 间距 为 ８ ． ７ ５ ｍ 。（ ２ ） 竖 向布 置 方案 的组 件 布 置 方 式 为 ２行 ２ Ｏ列 （ ２ ｘ ２ ０ ） ， 每 个 支 架 单 元 倾 斜 面 尺 寸 为 ３ ３ ２ ０ ｍ ｍ ｘ ２ ０ ２ ２ ０ ｍ ｍ， 投影 面尺寸 为 ２ ５ ８ ０ ｍ ｍ ｘ ２ ０ ２ ２ ０ ｍ ｍ， 南 北 间 距 为 ７ ． ２ １ ｍ 。通 过 上述 两种 布 置形 式 可 以得 出 ， 采用 ２ ４ ５ Ｗｐ 组件 ， 组 件横 向４ ｘ ｌ Ｏ阵 列布 置 占地 面积 为 ３ ６ ９ ４ ． ８ ５亩 ，组 件 竖 向 ２ ｘ ２ ０阵列 布 置 占地 面 积 为 ３ ５ ７ ７ ． ６ 亩 。因此 ， 以Ｉ Ｏ Ｏ ＭＷｐ地 面 光伏 电站 为 例 ， 采 用 ２ ４ ５ Ｗｐ 组件 ， 横 向布 置 比竖 向布 置用 地 面 积多 １ １ ７ ． ２ ５亩 。 ２ ． ３ ． ２支 架钢 用 量对 比分析 采用 ２ ４ ５ Ｗｐ 组 件 ，按 照 横 向 ４ ｘ ｌ Ｏ阵列 和 竖 向 ２ ｘ ２ ０阵列 的布 置方 式 ， 组件 横 向、 竖 向布 置 方 式支 架 主要 构 件 用钢 量 进行 统 计 ， 统 计 结果 见 表 １ 所示 。 表 １组 件横 向 ４ ｘ ｌ Ｏ阵 列布 置 支架 主要 构件 用钢量 统 计表
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体硅太阳电池组件有指导作用，而且也有利于人们正确判断光伏发电系统输 ...
配等因素是导致输出功率降低的主要原因，研究这些因素的影响不仅对制造晶体硅太阳电池组件有指导作用，而且也有利于人们正确判断光伏发电系统输出降低或失效的原因。
国外曾经有人报道一些在现场用了10到15年的组件电特性已经恶化。
其I-V特性曲线已经和一些普通的光伏组件差别很大，而这种变化的I-V曲线可以用来分析晶体硅太阳电池组件输出降低的原因。
本文主要讨论了遮挡部分电池组件输出特性的影响，并用计算机对核过程进行了模拟。
一、模拟方法
在晶体硅太阳电池组件中，当有电池被遮挡时，组件的输出特性可以用下式表示：
这些参数估算时可以用一下参数代替：n=1.96，I0=3.86X10-5（A）,Rsh=15.29（Ω）。
a=2.0x10-3，Vbr=-21.29（V），nn=3.R3=0.008.
组件中有电池被遮盖时的电路可以用图片三来表示，正常的电池和被遮盖住的电池在组建中是串联关系，因此电压V和电流I满足以下等式：
组件中电池被遮挡时的模拟电路
其中，Iph1代表组件中普通电池的光电流，Iph2代表遮挡电池产生的光电流，与等式（2）中的遮挡透过率有关系，例如，当遮挡透过率为35%时，Iph2是Iph1的0.35倍。
通过解（3）-（6）式可以计算出I-V的特性。
二、实验
图2（a）和（b）是通过改变阴影透过率的情况下分别计算和实际测量的I-V 特性曲线。
当组件上的一个电池用不同的透过率（一个组件由36块电池组成）时，短路电流大致变化不大。
结果是透过率越低，电流随着电压的升高下降越快。
另一方面，开路电压基本上相同。
由图可看出：测量结果与计算的结果相吻合。
图3（a）和（b）是通过改变遮挡的电池书目（阴影透过率都为35%）来计算和测量I-V的特性。
随着电池遮挡数目的增多，短路电流明显变低，然而开路电压变化不是很大。
由图可看出：测量与计算的结果相吻合。
图3以遮挡电池数目为变量的I-V特性曲线（遮挡透过率为35%），（a）计算结果，（b）测量结果。
图4是不同辐照度下测试I-V特性。
其中一片电池上覆盖有阴影，并且阴影的透过率为35%。
随着辐照度的提高，在短路电流附近电流下降比例变大。
图5是不同辐照度下测试的I-V特性，在一个组件上有3块电池有阴影（阴影透过率都为35%）。
在这种情况下，在短路电流附近电流下降很小。
插
图6是在同一辐照度，阴隐透过率为35%情况下，通过改变组件遮挡的位置测出来的I-V特性曲线。
遮挡数目为3块（一块组件36块电池）。
由I-V曲线图可以看出虽然遮挡面积一样，但不同的位置其I-V曲线表现不同的，但是开路电压均相等。
图6 位置不同而测定的I-V曲线（曲线1为遮挡的连续三块电池；曲线2为遮挡的连续两块电池和一块间隔开的电池；曲线3为遮挡的三块分别间隔开的电池）三、结论
本文利用计算机模拟和组件测试仪研究了由于电池的遮挡而引起的组件功率输出与I-V特性变化之间的关系，组件被遮挡时的I-V特性变化与被遮挡的电池的电压降落有关。
晶体硅太阳电池组件的输出I-V特性曲线与电池表面阴影、焊接不良及单体电池功率不匹配等因素有关，不同因素对输出功率的影响是不同的，研究这些因素的影响不仅对制造晶体硅太阳电池组件由指导作用，而且也有利于人们正确判断光伏发电系统输出降低或失效的原因。