簡易測光伏組件的I-V特性
摘要 用一個(gè)萬用表在太陽光下簡易測太陽光伏組件的I-V特性并推算出該組件瓦數(shù)的方法。
前言
為了簡易而快捷的評(píng)估出太陽光伏組件最大可能的輸出功率，本文采用了“確定組件的最大極限功率”法；“極限功率”是去掉串聯(lián)電阻影響的組件I-V特性。
1． 確定組件的最大極限功率所用的工具
1.1 數(shù)字萬用表一塊；
1.2 標(biāo)準(zhǔn)電池；
2．方法和步驟
2.1 確定組件的Isc (STC)：
用數(shù)字萬用表在晴天陽光下測標(biāo)準(zhǔn)電池的短路電流，通過它的標(biāo)定值算出當(dāng)時(shí)的太陽輻照度，即可確定組件的Isc (STC)；
2.2 測組件的電壓 V*：
把標(biāo)準(zhǔn)電池（測輻照度用）和被測組件固定在同一測試平面上，在晴天的陽光下，通過改變該平面傾角選組件的短路電流Isc*，使得
Isc（STC）— Isc*== Im ——（1） ;
其中Im 是組件供應(yīng)商提供的組件最大功率點(diǎn)的最佳負(fù)載電流，
然后在此輻照度下測組件的開路電壓 V*；
3． 比較和估算：
組件供應(yīng)商提供的組件最大功率點(diǎn)的最佳負(fù)載電壓Vm:
則 Vm < V* ——（2）
如果測出的V*< Vm ，則說明組件供應(yīng)商提供的組件額定功率高出最大可能的功率值Pm*:
Pm*==V*×Im---------（3）
測出的組件V* 與組件和環(huán)境溫度有關(guān)，測試時(shí)盡可能讓組件保持在25°C左右；
如果測出的極限功率大于廠家給出的功率，這是正常的；但如果大的很多，說明廠家的太陽電池和組件組裝的工藝有問題。但如果測出的極限功率小于廠家給出的功率，則廠家給出的功率不可信。
4．實(shí)例：確定組件的極限I—V 曲線
4.1. 測太陽電池組件的“結(jié)I-V曲線”
在連續(xù)變化的各祌太陽光輻照度下，測太陽電池（組件）的短路電流（I）和開路電壓（V）后求出它的關(guān)系曲線；方法是，把被測的某個(gè)電池面對(duì)太陽光照測電池的I和V，然后改變電池與太陽光線夾角θ，每變化一次θ，測一次太陽電池的I和V，舉例如下
（注）：
測I和V
Θ*
| 90
| 85
| 83
| 80
| 77
| 73
| 70
| 65
| 55
|
I(mA)
| 130
| 115
| 99
| 78
| 72
| 55
| 51
| 47
| 38
|
V (V)
| 26.0
| 25.0
| 24.6
| 24.0
| 23.4
| 22.8
| 22.5
| 22.3
| 22.1
|
Θ*
| 46
| 40
| 34
| 30
| 28
| 20
| 14
| 10
|
I(mA)
| 28
| 24
| 17
| 14
| 9
| 6
| 2
| 1
|
V (V)
| 21.0
| 20.9
| 20.2
| 20,1
| 19.6
| 18.0
| 15.0
| 11.0
|
Θ*：表中的數(shù)據(jù)只表明角度變化的次序（由大到�。�，具體數(shù)據(jù)還要根據(jù)電流I和電壓V各自變化的間隔，要盡量相接近而定。
130mA和26V分別為太陽電池在“電池面對(duì)太陽光測電池的I和V”時(shí)，太陽光最大輻照度下的短路電流ISC和開路電壓VOC
4.2 計(jì)算太陽電池在結(jié)電壓VJ等于負(fù)載電壓VR狀態(tài)下，負(fù)載電流IR和負(fù)載電壓VR ：
IR=ISC-IJ， VR=V=VJ
IR(mA)
| 0
| 15
| 31
| 52
| 58
| 75
| 79
| 83
| 92
|
VR (V)
| 26.0
| 25.0
| 24.6
| 24.0
| 23.4
| 22.8
| 22.5
| 22.3
| 22.1
|
IR(mA)
| 102
| 106
| 113
| 116
| 121
| 124
| 128
| 129
| 130
|
VR (V)
| 21.0
| 20.9
| 20.2
| 20,1
| 19.6
| 18.0
| 15.0
| 11.0
| 0
|
4.3．做圖
圖中，橫軸 VR (V) ， 縱軸 IR (mA)
從圖中求出最大功率點(diǎn)PM，VM，IM
然后求效率 N=PM/太陽光輻照度´電池面積
和曲線因子 FF= PM/VOC´ISC
（注）：測試舉例用的是有色院(30´30cm)a-Si太陽電池組件
4.4. 確定負(fù)載的I-V曲線
先確定太陽電池（組件）的固定負(fù)載電阻阻值R**，然后在一定的太陽光輻照度下測電池組件的短路電流ISC并同時(shí)測R上的電壓降VR和通過負(fù)載R的電流IR ；則在該太陽光輻照度下通過太陽電池組件內(nèi)部的電流IJ：
IJ=ISC—IR
改變太陽電池組件與太陽光線夾角θ，讓組件的短路電流等于IJ=ISC—IR并測該太陽光輻照度下太陽電池組件的開路電壓，即結(jié)電壓VJ，則太陽電池組件內(nèi)部的串聯(lián)電阻RS：
RS=（VJ—VR）/ IR
或 VR= VJ—RS ×IR
假設(shè) RS = 10 Ω
則太陽電池組件確定負(fù)載I-V曲線和P-V曲線:
IR(mA)
| 0
| 15
| 31
| 52
| 58
| 75
| 79
| 83
| 92
|
VJ (V)
| 26.0
| 25.0
| 24.6
| 24.0
| 23.4
| 22.8
| 22.5
| 22.3
| 22.1
|
VR(V)
| 26.0
| 23.5
| 21.5
| 18.8
| 17.6
| 15.3
| 14.6
| 14
| 12.9
|
P (mW)
| 0
| 353
| 667
| 978
| 1021
| 1148
| 1153
| 1162
| 1187
|
IR(mA)
| 102
| 106
| 113
| 116
| 121
| 124
| 128
| 129
| 130
|
VJ (V)
| 21.0
| 20.9
| 20.2
| 20,1
| 19.6
| 18.0
| 15.0
| 11.0
| 0
|
VR(V)
| 10.8
| 10.3
| 8.9
| 8.5
| 7.5
| 5.6
| 2.2
| -1.9
| -1.3
|
P (mW)
| 1102
| 1092
| 1006
| 986
| 908
| 694
| 282
| -245
| -169
|
圖中：橫軸 IR (mA)，
縱軸 VJ(V)——系列2；縱軸 VR(V)——系列1
圖中：橫軸 IR (mA)， 縱軸 P (mW)
** ：如果太陽電池組件的負(fù)載是蓄電池，則不是固定負(fù)載電阻；蓄電池內(nèi)部電阻值R隨其荷電狀態(tài)（SOC）變化而變化。
作者：劉曉波 深圳知育光電科技 來源： 責(zé)任編輯：admin
