【技術】溫度對串并聯單晶光伏電池電的影響

本文使用太陽模擬器研究了溫度對串、并聯單晶硅太陽能電池電性能的影響。本實驗在光照強度550W/cm2繼續光照下探測了單個、串聯、并聯單晶硅太陽能電池在25-60℃范圍內的電性能。試驗發現電性能參數開路電壓、最大功率、填充因子、效率都隨著溫度的升高而降低，僅有短路電流會隨著溫度的升高而升高。試驗結果聲明：串、并聯晶硅太陽能電池遵從基爾霍夫定律且溫度對太陽能電池的電性能有很大影響。

1、引言

太陽能作為一種易利用、成本低、清潔能源，將會成為將來世界基礎能源之一。太陽能也是一種可再生、低碳能源，可量測且技術成熟，可以滿足全球對不斷上升用電量的需求。在太陽能技術中，太陽光伏技術得到了廣泛的使用，全球0.87%的用電是由太陽能發電供應的。太陽能電池是光伏能量系統中最緊要的一部分，依據光生伏特效應太陽能電池可以筆直把光能轉換成電能。硅是一種加工太陽能電池的緊要原材料，例如光伏行業使用的多晶硅。硅太陽能電池是太陽能的一部分，在光伏技術范疇具有使用潛力。單晶硅技術發展快，具有可滿足社會能源需求的潛力。由于單晶硅太陽能電池維護成本低、可靠性高、無噪音、綠色環保，單晶硅太陽能電池發展快、使用廣。太陽能電池的電性能受光強、追蹤角、電池溫度等環境因素的影響。太陽能電池的轉換效率范圍為5%-18%。非晶硅電池的效率最低，單晶硅電池的效率最高。以額定工作溫度為基礎，電池效率受溫度影響較大，依據電池加工商供應的說明書，電池的正常工作溫度為45℃±2℃。溫度是影響電池質量和電性能（開路電壓、短路電流、最大功率、填充因子、效率）的緊要因素。電流電壓特性符合公式：

公式中I0反向飽和電流，q電子電荷，n二極管理想因子，K玻爾滋曼常數，T溫度，Rs串阻，Rsh并阻，IL光生電流。

Radziemska研究報道了溫度對硅太陽能電池和二極管的正向暗電流電壓特性的影響。他發今朝繼續100mA正向電流條件下，太陽能電池和二極管正向電壓隨溫度的變化率為-2mV/K、1mA/K。Cuce等人研究了光強、溫度對光伏太陽能電池參數的影響。Ghitas研究了入射太陽輻射光譜變化強度對太陽能電池電性的影響，發現太陽能光譜向紅外方向移動，組件電性能變差。Lin等人使用分數階增量電導法探測了光伏陣列的最大功率。Khan等人開發了一種分解辦法在強光照下以太陽能電池指數模型為基礎利用單個二極管的I-V曲線可以計算出二極管參數（串阻、并阻、理想因子、反向飽和電流）。Taguchi等人通過改變非摻雜非晶硅薄層的厚度深入研究了溫度對本征薄層異質結（HIT）電池的影響。三洋公司Mishima等人也指出了HIT太陽能電池的發展現狀。

盡管有文獻綜述說明了溫度是影響單晶硅太陽能電池的一個緊要因素。但沒有相關溫度對串、并聯電池電性能影響的研究。因此，本文研究了溫度對串、并聯單晶硅太陽能電池電性能的影響。本次實驗使用太陽模擬器在光照強度550W/cm2繼續光照下探測單個、串聯、并聯單晶硅太陽能電池在25-60℃范圍內的電性能并計算出開路電壓、短路電流、最大功率、填充因子和效率等參數。我們計算并具體討論了各個參數的溫度系數。

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