一种基于显化方程提取太阳电池参数方法
【专利摘要】一种基于显化方程提取太阳电池参数方法，首先依据短路电流点、开路电压点以及Lambertw函数，化简太阳电池5参数电流输出方程为仅含理想因子、并联电阻和串联电阻3个参数的电流输出Lambertw显化方程，并获得光生电流和反向饱和电流解析表达式；利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流等3个边界条件，简化5参数电流输出方程的一阶微分求导方程；其次结合太阳电池在短路点斜率以及最大功率点处的实验数据，求解理想因子、并联电阻和串联电阻值；最后将上述3个参数值代入光生电流和反向饱和电流解析表达式，得到光生电流和反向饱和电流值。本发明的技术效果是：通过光照下太阳电池单条伏安特性曲线，可较高精度的提取太阳电池5个电性参数。
【专利说明】-种基于显化方程提取太阳电池参数方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳电池参数的提取【技术领域】，具体涉及一种基于显化方程提取太阳 电池光生电流、反向饱和电流、理想因子、并联电阻和串联电阻5个电性参数方法，该方法 可用于能源【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 太阳电池参数(指光生电流、反向饱和电流、理想因子、并联电阻和串联电阻）是 影响太阳电池功率特性的重要因素，如何简单而又精确地确定这些参数是太阳电池研究 过程中的一个重要环节。为了解决这个问题，人们提出来各种太阳电池参数提取方法 [(刘锋等 # 光，2010. 21 (8) : 1181 )，（王玉玲等，物理学报，2012. 61 (24) :248402)，（肖文 波等，光电子# 激光，2012. 23(9): 1681)，（Chunfu Zhang et al.，Journal of applied physics，2011. 110 :064504)]。所有方法追求的目标是高精度的提取太阳电池参数。
[0003] 所以，在此，我们提出一种基于显化方程提取太阳电池参数方法，该方法是首先依 据短路电流点、开路电压点以及Lambertw函数，化简太阳电池5参数电流输出方程为仅含 理想因子、并联电阻和串联电阻3个参数的电流输出Lambertw显化方程，并获得光生电流 和反向饱和电流解析表达式；然后，利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池 并联电阻远大于串联电阻以及太阳电池光生电流近似等于短路电流3个边界条件，简化太 阳电池5参数电流输出方程的一阶微分求导方程；其次，结合结合太阳电池在短路情况下 斜率以及最大功率点处电流与电压的实验数据，建立求解太阳电池理想因子、并联电阻和 串联电阻3个电性参数的封闭代数方程组，从而求解出理想因子、并联电阻和串联电阻值； 最后，将上述3个电性参数值代入光生电流和反向饱和电流解析表达式，得到光生电流和 反向饱和电流值。将上述5个电性参数值代入太阳电池5参数电流输出方程，全局拟合光 照下的伏安特性曲线，获得电流均方根误差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于显化方程提取太阳电池参数方法，它依靠光照下太 阳电池单条伏安特性曲线，实现较高精度的提取太阳电池参数。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的，其特征在于方法步骤为： (1) 依据短路电流点、开路电压点以及Lambertw函数，化简太阳电池5参数电流输出方 程为仅含理想因子、并联电阻和串联电阻3个参数的电流输出Lambertw显化方程，并获得 光生电流和反向饱和电流解析表达式； (2) 利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池并联电阻远大于串联电阻 以及太阳电池光生电流近似等于短路电流3个边界条件，简化太阳电池5参数电流输出方 程的一阶微分求导方程； (3) 结合太阳电池在短路情况下斜率以及最大功率点处电流与电压的实验数据，建立 求解太阳电池理想因子、并联电阻和串联电阻3个电性参数的封闭代数方程组，从而求解 出理想因子、并联电阻和串联电阻值； (4) 将上述3个电性参数值代入光生电流和反向饱和电流解析表达式，得到光生电流 和反向饱和电流值； (5) 将上述5个电性参数值代入太阳电池5参数电流输出方程，全局拟合光照下的伏安 特性曲线，获得电流均方根误差。
[0006] 所述步骤（1)中，建立3参数太阳电池电流输出显化方程过程中，利用了短路电流 点、开路电压点以及Lambertw函数。
[0007] 所述步骤（2)中，太阳电池5参数电流输出方程的一阶微分求导方程化简，是利用 太阳电池光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池并联电阻远大于串联电阻以及太阳电池 光生电流近似等于短路电流3个边界条件。
[0008] 所述步骤（3)中，结合太阳电池在短路情况下斜率和最大功率点电流与电压的实 验数据，建立求解太阳电池理想因子、并联电阻和串联电阻3个电性参数的封闭代数方程 组，求解出理想因子、并联电阻和串联电阻值。
[0009] 所述步骤（4)中，将得到的理想因子、并联电阻和串联电阻值代入到光生电流和反 向饱和电流解析表达式，得到光生电流和反向饱和电流值。
[0010] 本发明的太阳电池电流输出方程为：
【权利要求】
1. 一种基于显化方程提取太阳电池参数方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 依据短路电流点、开路电压点以及Lambertw函数，化简太阳电池5参数电流输出方 程为仅含理想因子、并联电阻和串联电阻3个参数的电流输出Lambertw显化方程，并获得 光生电流和反向饱和电流解析表达式； (2) 利用太阳电池光生电流远大于反向饱和电流、太阳电池并联电阻远大于串联电阻 以及太阳电池光生电流近似等于短路电流3个边界条件，简化太阳电池5参数电流输出方 程的一阶微分求导方程； (3) 结合太阳电池在短路情况下斜率以及最大功率点处电流与电压的实验数据，建立 求解太阳电池理想因子、并联电阻和串联电阻3个电性参数的封闭代数方程组，从而求解 出理想因子、并联电阻和串联电阻值； (4) 将上述3个电性参数值代入光生电流和反向饱和电流解析表达式，得到光生电流 和反向饱和电流值； (5) 将上述5个电性参数值代入太阳电池5参数电流输出方程，全局拟合光照下的伏安 特性曲线，获得电流均方根误差。
2. 权利要求1所述的一种基于显化方程提取太阳电池参数方法，其特征在于：所述步 骤（1)中，建立3参数太阳电池电流输出显化方程过程中，利用了短路电流点、开路电压点 以及Lambertw函数。
3. 权利要求1所述的一种基于显化方程提取太阳电池参数方法，其特征在于：所述步 骤（2)中，太阳电池5参数电流输出方程的一阶微分求导方程化简，利用了太阳电池光生电 流远大于反向饱和电流、太阳电池并联电阻远大于串联电阻以及太阳电池光生电流近似等 于短路电流3个边界条件。
4. 权利要求1所述的一种基于显化方程提取太阳电池参数方法，其特征在于：所述步 骤（3)中，根据太阳电池在短路情况下斜率和最大功率点电流及电压的实验数据，建立求解 太阳电池理想因子、并联电阻和串联电阻3个电性参数的封闭代数方程组，从而求解出理 想因子、并联电阻和串联电阻值。
【文档编号】G06F17/50GK104239650SQ201410526923
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】肖文波, 胡方雨, 张华明, 赖刘生, 姚斌, 邹加富, 肖智勇 申请人:南昌航空大学