太阳电池应用理论

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1、太阳电池应用理论20030601中国科掌技术大掌硕士掌位论文摘耍本文从晶体硅太阳电池自身特性出发，根据实际太阳电池的电流方程,提出了太阳电池输出功率全微分方程，研究外部参量诸如日照强度、电池工作温度、外负载电阻和串联内阻等物理量对太阳电池输出功率特性的影响。包括单晶、多晶的晶体硅太阳电池的输出特性存在这样的实验事实：功率随温度的升高而降低。本文从数学角度，通过研究功率的全微分理论公式与实验事实的出入，并比较已知的四种电阻函数形式，确定了晶体硅太阳电池串联内阻的数学形式。由太阳电池输出功率全微分方程，本文提出最大功率的开环跟踪理论,这是一种基于日照强度、电池工作温度等外部环境参

2、数测量的电池最大输出功率负载条件预测方法。根据太阳电池输出功率全微分方程，本文还讨论了电池工作温度对太阳电池输出功率参量的影响，提出了温度型最人功率这一概念，并从数学角度对输出功率随电池温度变化曲线所受到的影响因素进行了讨论。关键词晶体硅太阳电池功率全微分方程串联内阻最大输出功率负载中国科学技术大学硕士学位论文AbstractBasedontheerofcrystaseni1iconso1artsthecompleonofpowerouputudytheaffectopoweroutpoutideparametesuchassunnsion,tempearcsentsande

3、xaminethodfordningtheseristance•BasthetruththafourtionformsofknowbynOWandcombthethatthepoweroutpuarcerae,theexpreichcanbededbyanequemiconductsi1iconsolarcells,thispaperdeveltheoryofopeningcirc1poweroutpurthemaxima11s.accordingtosun1ighture.Thispaperaentima1poweroutputrature.anddscusstheftin

4、gthecurvoutoutput,itionunderthemoweroutput,maximalpowerou中国科掌技术大掌硕士掌位'沦二《内容导读立题。太阳电池的使用者非常关心电池最大功率的获得条件，目前，对太阳电池的最大输出功率的研究，一般属于实际监测和控制太阳电池输出参数的范围内。在一般的电工电路屮，通过对电路屮电流、电压和电阻等参数进行数学推导，可以推知最大功率点的位置。由此，可否在太阳电池电路中，研究最大功率时负载条件的函数形式？不用反复测量和调节太阳电池电路的输出电流和电压，只需耍应用电池口身的特性参数，就可以预测不同的环境参数下太阳电池的最大功率负载条件。

5、科学问题：1・最大功率是否存在？最大功率负载条件的函数形式如何？在第6章中，通过数学推导证明太阳电池存在最大功率，并得到最大功率负载条件函数形式。在第9章屮，程序求解了最大功率负载条件函数。2・能否用函数形式描述太阳电池的串联内阻？函数形式如何？电工电路中最大功率时负载条件是内阻的函数，与之类似的，讨论并求解太阳电池电路的最大功率负载条件时，串联内阻无法避免。串联内阻主要由制造过程决定，而外部环境如潮湿、温度变化也会改变串联电阻阻值，因此厂家不提供具体数值，需要在实际使用中测量。在第7章和第8章中，通过数学证明和实验数据验证，指出太阳电池的串联内阻的函数形式具有正温度系数半导

6、体型电阻的形式。技术问题：1・太阳电池基本电流方程中，x的止确表述形式？这是一个必须耍回答的问题。X的正确表述形式直接关系到太阳电池基本电流方程的正确性。在第4章中论证了X的两种表述形式的正确形式。中国科掌技术大掌硕士掌位一沧支在第5章中，将太阳电池功率整理成太阳电池电路四个基本元素一一光照强度，太阳电池内阻，电路负载电阻和太阳电池工作温度一一的全微分函数。通过分别讨论外部参量与电池功率的偏导数关系，帮助研究外部参量对电池输出特性参数的影响。同时，也通过这一数学手段，证明了各参量之间独立或相关的关系。3・是否本文的对象是所有太阳电池？本文研究的电池指晶体硅太阳电池，包括单晶硅

7、和多晶硅。因为只有晶体硅太阳电池具有本文中引用的电池特性，例如功率随温度升高而下降。对上述科学问题和技术问题给出圆满的解决和解释Z后，我们终于建立超了基于函数形式表达的关于串联内阻和最大功率及其负载条件的晶体硅太阳电池最优化应用方法，这是一种参数测量的、开环跟踪的电池输出功率监控方法。第2章介绍了半导体反向饱和电流的物理含义，第4章结合电路测量方程提出实用简单的半导体反向饱和电流计算表达方式。第10章讨论了电池工作温度对电池输出功率的影响，并提出了温度型最大功率的概念。第11章对本文的工作进行了总结。‘