太阳能光伏技术：标准条件下方程转换

太阳电池最为基本的电流－电压特性方程是基于包含串联电阻和并联电阻的二极管模型，这在前面14．2．3节已经给出，这个模型可以拓展描述到具有串联和并联组合的组件。

首先，短路电流、开路电压、Pmax和填充因子FF与温度呈线性关系，电流与Etot呈线性关系［32，37～41］，这些线性的方程能把标准测试条件下的性能转换到能量评定方法中的其他测试条件下。各种光伏产品的典型温度系数明列在表14．4和图14．12中。

表14．4　典型的硅太阳电池的温度系数

图14．12　各种光伏电池的Pmax的典型温度系数

在Sandstrom工作基础上的一系列电流和电压的传输方程已经被当成一个统一标准［42，43］。这些方程将温度和辐照度引入到整个电流电压曲线中，根据在参考文献［43］中的国际标准符号，下面的方程可以将温度T1和辐照度E1下测试的电流I1和电压V1转换到温度T2和辐照度E2下的电流和电压：

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式中：α和β是温度系数，Rs是串联电阻，K是曲线矫正因子，在一个固定的辐照度（E1＝E2）下应用式（14－14），并且假设没有串联电阻（RS＝0），能够获得对I－V特性在不同温度间进行转换的K值。

King提出了基于对实际测试的数据的多次回归分析方法，建立了ISC，VOC，

Vmax，Imax四个函数，都以Etot，Tc，绝对空气质量（AMa）和入射角（AOI）为自变量［44］：

式中：E是平面或者方阵上的太阳辐照度；Ee是有效辐照度（单位是一个太阳）；E0是一个太阳的辐照度1 000Wm－2；Ediff是在组件平面上的散射辐射辐照度；Edir是直接平面辐射辐照度；AOI是太阳入射到组件上的角度；Tc是在组件中的电池温度；T0是组件参考温度；αISC，αImp，βVOC和βVmp分别是ISC，Imp，VOC和Vmp的温度系数。这些温度系数是绝对单位，因此它们会随着PV器件的尺寸、串联的器件的数目或者并联器件的数目发生变化。压力校正的相对光学空气质量AMa可以写成［45］：

式中：F是气压计显示的压力；F0是海平面的压力；θ是太阳和天顶角之间的角度。函数f1（AMa）是在假设光谱只与天顶角相关的情况下，通过温度和辐照度校正的ISC与空气质量之间的经验函数关系。在一系列辐照度、入射角、空气质量和温度范围内收集数据，并且应用多次回归分析。用这些转换方程与由模拟器测试数据引申出来的简单线性转换方程对几个组件的室外数据进行了比较［32］。到考虑到温度、最大功率跟踪和光谱问题时，这些转换方程与式（14－13）给出了相似的结果，还可能存在其他的电流和电压转换方程［46］。