[发明专利]一种量化太阳光谱差异对太阳电池输出性能影响的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种量化太阳光谱差异对太阳电池输出性能影响的方法，属于光伏系统技术领域。

背景技术

随着不可再生能源的日益枯竭，水能、风能、太阳能等可再生能源备受关注。随光伏系统的发展，太阳电池性能成为评价系统效率的重要指标之一，光谱是其影响因素之一。光谱是复色光经过色散系统分光后，被色散开的单色光按波长大小而排列的图案，太阳电池的光谱响应是对其吸收的光子产生载流子从而形成电流的概率，而自然光光谱分布曲线与太阳电池自身的响应曲线并非一一对应。现有测试辐照装置，如热电堆作为传感器的测量装置，并未消除辐照光谱的影响。现有研究一类是研究太阳模拟器的光谱和标准AM1.5光谱辐照之间的光谱失配对光伏特性的影响；另一类是对不同组件在季节不同情况下光谱失配对性能的影响。两者均未定量的分析光谱差异对PV输出性能的影响，且未分析不同天气及不同时刻的影响系数。

发明内容

本发明提供一种量化太阳光谱差异对太阳电池输出性能影响的方法，消除辐照光谱差异影响，精准预估出太阳电池的输出性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种量化太阳光谱差异对太阳电池输出性能影响的方法，包括以下步骤：

1)通过光谱仪采集某时刻的光谱数据；

2)计算光生电流，包括以下步骤：

2-1)假设H(λ)为某波长对应辐照度，λ为波长，则某时刻总辐照度为：

H＝∫H(λ)dλ(1)

其中，H为总辐照度；

2-2)对应波长的光子数量为：

n(λ)＝H(λ)/E(2)

其中，E为光子能量；

2-3)假设对应波长EVA透过率为α，对应波长玻璃透过率为β，则对应波长到达太阳电池表面的光子数量N(λ)为：

N(λ)＝n(λ)*α*β(3)

2-4)对应波长电池产生光生载流子数量N(q)为：

N(q)＝N(λ)*QE(4)

其中，QE表示量子效率；

2-5)某时刻产生的光生电流I_(L)为：

I_(L)＝∫N(q)*dλ(5)

3)计算光谱修正系数，包括以下步骤：

3-1)定义相对差值比例系数为实际测得光生电流数据与AM1.5标准条件下光生电流对比数据，则相对差值比例系数Δ(λ)为：

Δ(λ)＝(I_(L)-I_{(L)AM 1.5})/I_{(L)AM 1.5}(7)

其中，I_{(L)AM 1.5}为AM1.5标准条件下光生电流；

3-2)定义引入光谱修正系数为差值比例系数随时间的函数，根据晴天、多云天气、阴天的早中晚光谱曲线，假设晴天、多云天气、阴天的光谱修正系数为一二次函数：

k＝at²+bt+c(8)

其中，t为当前时刻占一天中的份额，a，b，c均为未知的系数，

假定光谱修正系数的公式后，采用线性回归法和数值逼近法，代入时间和对应的差值比例系数以求得式(8)中的未知系数a，b，c，进而获得晴天、多云天气、阴天的光谱修正系数；

4)根据当天天气情况的不同，选取上述晴天、多云天气、阴天不同的光谱修正系数对测量所得的总辐照度进行修正，假设现有装置测得的辐照度H_origin，则修正后的总辐照度H′为：

H′＝H_origin×(1+k)(9)。

本发明所达到的有益效果：

针对现有辐照计使用的热电堆传感器接收的光谱范围与普遍使用的光伏组件接收的光谱范围不一致的问题，本发明提出相应的光谱修正系数，在辐照计测得的辐照度的基础上进行修正，计算出实际光伏组件吸收的辐照度，从而预测该地区光伏组件的输出性能。

附图说明

图1为辐照修正流程图；

图2为光伏板基本组成结构图；

图3为晴天早中晚辐照比例曲线；

图4为多云天气早中晚辐照比例曲线；

图5为阴天早中晚辐照比例曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。