光伏组件中电池遮挡与伏安特性曲线变化的关系

电池组件IV测试曲线的目的与评估组件IV测试仪是一种全智能化太阳能电池组件测量装置，它采用了新型太阳模拟灯作为光源，用微机控制和管理，提高了测量精度。

可以满足了生产线上对大功率太阳电池组件的快速测试要求。

测试系统的基本工作原理是：当闪光照到被测电池上时，用电子负载控制太阳电池中电流变化，测出电池的伏安特性曲线上的电压和电流，温度，光的辐射强度，测试数据送入微机进行处理并显示、打印出来。

本系统可测试太阳电池的伏安特性曲线，测试ISC、VOC、Pmax、Vmax、Imax等参数并具备折算到标准测试条件下的能力（符合GB/T6495.3要求）。

由于模拟灯光源在工作现场，受到工作时间的加长，灯管寿命的缩短，灯管温度的提高，供电电压的不稳等诸多因数的影响，光的质量会产生漂移，造成测量准确度的降低，这是同类产品无法解决的难题。

我公司采用多路测光处理技术，解决了上述问题，保证了光源的准确性，使光强的修正更加精确，同时具有光源监测报警功能，保证了系统的稳定及可靠性。

那么IV测试曲线的目的是什么呢? 莱下面由科斯新能源科技有限公司为你解答01IV曲线测试的目的测量串开路电压（Voc）和短路电流（Isc）以及极性。

最大功率点电压（Vmpp）、电流（Impp）和峰值功率（Pmax）的测量。

光伏组件/组串填充系数FF的测量。

识别光伏组件/阵列缺陷或遮光等问题。

积尘损失、温升损失，功率衰减、串并联适配损失计算等02IV曲线的基础概念Voc 开路电压Isc 短路电流Vmpp最大功率点电压Impp最大功率点电流Pmax峰值功率填充因子FF是太阳能电池品质的量度，定义为实际的最大输出功率除以理想目标的输出功率(IscVoc)，FF越大，太阳能电池的质量越高。

FF的典型值通常处于60~85%，并由太阳能电池的材料和器件结构决定。

03影响IV曲线的因素辐照度越大，短路电流越大，辐照度对于开路电压影响不大温度越高，开路电压越小，温度对短路电流影响不大温度一定的情况下，辐照度越高，组件输出功率越大04组件的IV曲线分析STC状态下的组件电参数请点击输入图IV曲线测试仪测试的数值转换到STC条件下的值和厂家出厂的datasheet值进行对比才有意义05IV曲线测试步骤请点击输入图片确保待测组串和逆变器断开被测试组串应该隔离并连接到I-V曲线测试设备。

第3章太阳能电池的特性太阳能电池的特性光伏电池的特性⼀般包括光伏电池的输⼊输出特性(伏安特性)、照度特性以及温度特性。

1. 伏安特性当太阳光照射到电池上时，电池的电压与电流的关系(伏安特性)可以简单的⽤图2．9所⽰的特性曲线来表⽰。

图中：V oc 为开路电压；Isc 为短路电流；Vpmax 为最佳⼯作电压；Ipmax 为最佳⼯作电流。

最佳⼯作点对应电池的最⼤出⼒Pmax ，其最⼤值由最佳⼯作电压与最佳⼯作电流的乘积得到。

实际使⽤时，电池的⼯作受负载条件、⽇照条件的影响，⼯作点会偏离最佳⼯作点。

1.1 开路电压Voc光伏电池电路将负荷断开测出两端电压，称为开路电压。

1.2 短路电流Isc光伏电池的两端是短路状态时测定的电流，称为短路电流。

1.3 填充因⼦FF实际情况中，PN 结在制造时由于⼯艺原因⽽产⽣缺陷，使光伏电池的漏电流增加。

为考虑这种影响，常将伏安特性加以修正，将特性的弯曲部分曲率加⼤，定义曲线因⼦FF 为Uoc Isc P Uoc Isc Up Ip FF ?=??=max max max曲线因⼦是⼀个⽆单位的量，是衡量电池性能的⼀个重要指标。

曲线因⼦为1被视为理想的电池特性。

⼀般地，曲线因⼦在0．5～O ．8之间。

1.4 转换效率转换效率⽤来表⽰照射在电池上的光能量转换成电能的⼤⼩，它是衡量电池性能的另⼀个重要指标。

但是对于同⼀块电池来说，由于电池的负载的变化会影响其出⼒，导致光伏电池的转换效率发⽣变化。

为了统⼀标准，⼀般公称效率来表⽰电池的转换效率。

即对在地⾯上使⽤的电池，在太阳能辐射通量1000w ／m2、⼤⽓质量Aml.5、环境温度25℃，与负载条件变化时的最⼤电⽓输出的⽐的百分数来表⽰。

⼚家的说明书中电池转换效率就是根据上述测量条件得出的。

2.照度特性光伏电池的出⼒随照度(光的强度)⽽变化。

如图2．10所⽰，短路电流与照度成正⽐；图2．1l所⽰，开路电压随照度按指数函数规律增加，其特点是低照度值时，仍保持⼀定的开路电压。

局部阴影遮挡条件下光伏组件输出特性的探究摘要：通过对光伏组件不同位置进行遮挡的实验，得到不同阴影条件下的I-V曲线，并对所得数据进行对比分析，探究阴影位置对输出功率的影响。

结果表明，阴影遮挡对光伏组件的影响与被遮挡的串联支路的个数有关，当遮挡一个串联支路时，功率损耗为35.5%；遮挡两个串联支路时，功率损耗为70.1%；遮挡三个串联支路时，功率损耗为97.3%。

关键词：光伏电池、局部阴影、I-V曲线、串联单位、旁路二极管The experiment on the productivity of PVCells With Partial Shading ABSTRACT：we get certain I-V curves under different shading conditions through the experiment of covering different positions of the solar cells,then we analyze the data to explore the impact the shadow causes.The result shows that shading effects on the PV modules relate to the number of the branches which are covered by the shadows.when one branch of the solar cells is covered,the power lost will be 35.5%,and if two or three are covered,the lost will be 70.1% and 97.3%.KEY WORDS：Photovoltaic cells;Partial occlusion;characteristic curve of V—I;Bypass diode目录1. 引言 (1)1.1问题提出 (1)1. 2光伏电池的发电原理 (1)1.3光伏电池的等效电路模型 (3)1.4部分阴影遮挡下光伏组件输出特性的研究 (5)2.实验方法 (6)2.1多晶硅太阳能电池组件各参数 (6)2.2其它设备： (6)2.3光伏组件结构： (7)3.实验结果与分析 (8)3.1对光伏组件同一串联支路内的电池片进行遮挡研究 (8)3.2对光伏组件的多个串联支路进行遮挡研究 (10)4. 评价与解释 (14)5. 结论 (15)6.参考文献： (16)1.引言1.1问题提出光伏发电的能量来源是取之不尽，用之不竭的太阳光，利用太阳光的波粒二象性在半导体中产生电子迁移而发电，在太阳能光伏发电的过程中，不会产生任何污染物，不破坏生态环境，是一种清洁安全的能源，具有很大的发展前景。

浅谈如何优化设计降低阴影遮挡对光伏系统发电量的影响1 阴影遮挡单片电池片对组件输出功率的影响国内目前多晶硅电池组件使用率比较高。

我们先来看下单块电池组件的一片电池片在不同程度受阳光遮挡后，对整个组件的输出功率影响。

测试组件：京瓷KD135GH一2PU光伏组件（一种组件含三个旁路二极管，一种组件不含旁路二极管），含有6×9=54片电池片。

测试条件：将组件中的一个电池片从无遮挡到100%遮挡。

采用54片电池片串联的组件，其有3个旁路二极管。

实验检测在有旁路二极管和没有旁路二极管两种组件，对一片电池片进行不同程度的阳光遮挡时的组件输出功率。

实验结果及小结：单一电池片受阴影遮挡比较小的情况下，不管组件是否含有旁路二极管，对整个组件输出功率的影响也比较小。

但在电池片受阳光遮挡超过35%左右，含有旁路二极管的电池组件，电池片受遮挡面积不管增加多少，其输出功率几乎没有变化。

2 阴影遮挡组件对串联及并联阵列的影响对光伏组件进行串联平铺及并联平铺两种方式布置，然后采用水平阴影遮挡与垂直阴影遮挡两个不同方面逐渐遮挡，对阵列输出功率进行测试。

串联实验实验方法：（1）时间：2月22日11：00-13：00；天气：晴朗；方式：将5块135 W光伏组件（I～V）串联平铺于无遮挡空旷地带。

（2）将组件测试仪与光伏组件连接，稳定0.5h后开始测量。

组件横放，对电池片进行纵向依次编号，按照表1中的实验序号来进行垂直和水平遮挡实验。

最终得出实验结果。

串联实验结果及小结：由于旁路二极管的存在，在水平遮挡时，遮挡电池组件同一旁路二极管的电池片（表1中第1、2行为一个旁路二极管线路），对于组件的影响等同。

在垂直遮挡时，由于当遮挡到第三个电池片后（遮挡到整个组件的两路旁路二极管线路），整个组件的输出功率就达到最低值。

并联实验实验方法：（1）时间：5月19日11：00-14：00；天气：晴朗；方式：将10块光伏组件分成两组串联，每组5块，然后将两组串联后的组件再并联连接，平铺于无遮挡空旷地带。

太阳电池伏安特性曲线的体会
今天学习了太阳电池伏安特性曲线，体会颇多。

首先我明白了太阳电池伏安特性曲线为什么前段曲线会抬头，以及后端会下降。

解释这个问题应该先看一下太阳能电池伏安测试里面的参数设置，在测试太阳电池的时候，通常是从开路电压扫到短路电流或者从短路电流扫到开路电压，理想太阳能电池符合伏安特性，可用公式表示，填充因子越高，那么伏安图就越接近于一个矩形。

第一条曲线出现了明显的上扬，这肯定是不符合常理的，可以认为是一块不理想的电池，当然要说哪里出了问题这个还得具体问题具体分析，测试的时候接触不好，电池本身性能的问题等等。

然后我了解到，填充因子和电压为什么会小。

首先填充因子，可以基本确定太阳电池的质量越差，填充因子越低，质量差的话和各种因素有关，对最大电压电流有影响的因素最重都会导致伏安特性的降低。

电压低的话也是和你电池质量相关，比如在钙钛矿太阳能电池里面、表面覆盖度低或者结晶性太差都有可能导致电压的降低。

太阳电池伏安特性曲线真的是很奇妙。

光伏电池的 i- v关系
光伏电池的 I-V关系是指光伏电池的电流-电压特性曲线。

光
伏电池是一种将太阳能转化为电能的装置，其工作原理是利用光电
效应将光能转化为电能。

在光照条件下，光伏电池会产生电流和电压，而I-V关系则描述了光伏电池在不同电压下的输出电流。

光伏电池的I-V关系通常呈现出非线性特征，其曲线通常包括
四个象限，开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、最大功率点（MPP）和电池的工作点。

在光照条件下，光伏电池的I-V曲线呈现出一个
典型的特征，即在一定范围内，随着电压的增加，电流也随之增加，但当达到一定电压值后，电流开始下降。

这是因为光伏电池的电压
和电流之间存在着固有的关系，即随着电压的增加，电流会先增加
后减小。

在光伏电池的I-V曲线中，开路电压（Voc）是指在光伏电池两
端未连接负载时的电压，此时电流为零；短路电流（Isc）是指在光
伏电池两端短接时的电流，此时电压为零。

最大功率点（MPP）是指
光伏电池在特定光照条件下能够输出的最大功率对应的电压和电流值。

电池的工作点则取决于外部负载的电阻，工作点的变化会影响
光伏电池的输出功率。

总的来说，光伏电池的I-V关系是描述光伏电池在不同电压下的输出电流特性，对于光伏电池的性能评估和实际应用具有重要意义。

通过对I-V关系的研究和分析，可以更好地了解光伏电池的工作特性，从而优化光伏电池的设计和应用。

描绘太阳能电池板伏安特性曲线让实验探究走在高考命题之前
2018年暑期，微主在焦作市创客教育名师工作室指导专家顺时针魔方俱乐部技术总监李璐老师的协助下，探究了入射光强度、入射光角度对太阳能电池板断路电压、短路电流和内阻的影响，描绘了太阳能电池板的伏安特性曲线，取得了不少成果。

顺时针魔方俱乐部有各种各样的仪器设备，非常适合开展中学生电子电路类的科学探究，技术总监李璐老师是焦作市创客教育名师工作室的指导专家，竭力为焦作市创客教育名师工作室开展创客教育教研活动提供仪器设备和技术支持。

观察实验中得到的太阳能电池板的伏安特性曲线可以看出，太阳能电池板的内阻并不是一个定值，而且电流具有饱和性；太阳能电池板在饱和电流状态下可以看做恒流源，在弱电流状态下可以看做恒压源。

纵轴为电压（V）横轴为电流（mA）
创客焦作早期研究
校企联合开展太阳能电池导电特性实验探究
实验测定太阳能电池板的伏安特性曲线
当初，这种实验探究只是好奇，属于自发，而非有组织，并没有与高考命题相联系。

不曾想，2021湖南省普通高等学校招生适应性考试物理卷的第12题，就是这样一道题，该题的物理背景和伏安特性曲线与我们的早期研究竟然完全一致。

什么是前瞻性？这就是前瞻性！
正是这种前瞻性，让科学探究活动走在高考命题之前！
| 创客焦作 |
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【注意】由于篇幅限制，以下只给出文章的开头部分，全文过长，无法一次展示。

请根据需要调整分节。

太阳电池组件阴影遮挡问题实验研究引言太阳能作为一种可再生能源，具有广阔的应用前景。

太阳电池组件是将太阳光转化为电能的关键设备，但其性能容易受到阴影遮挡的影响。

本文对太阳电池组件在阴影遮挡情况下的工作状况进行了实验研究，旨在了解并解决阴影遮挡问题对太阳能利用的影响。

1. 阴影对太阳电池组件的影响太阳电池组件的工作原理是将太阳光转化为电能。

然而，当太阳电池组件的一部分或整体遭受阴影遮挡时，其性能将受到明显影响，具体有以下几方面：1.1 降低输出功率阴影遮挡会导致太阳电池组件局部或整体的输出功率降低。

由于光照不均匀，阴影部分产生的电流与其他正常照射区域产生的电流不同步，从而降低了总体输出功率。

1.2 影响组件温度阴影处的太阳电池组件和阳光直接照射处的组件温度可能存在明显差异。

这种温差会导致阴影部分的电池组件产生热点，进而造成性能退化和寿命缩短。

1.3 引发破损风险在多组串联的情况下，当组件中的一部分遭受阴影遮挡时，该部分产生的电流会变成以下连接组件的回路，从而使正常工作的组件受到过流的影响，甚至导致烧毁。

1.4 削减总体系统发电量阴影遮挡会导致太阳电池组件的部分功率损失，在大规模的太阳能发电系统中，这可能会对整体发电量产生重要影响。

减少阴影遮挡对于提升太阳能发电效率具有重要意义。

2. 阴影遮挡问题的解决方法针对太阳电池组件的阴影遮挡问题，研究者提出了多种解决方法，主要包括以下几种：2.1 优化阵列布局在设计太阳能发电系统时，合理布局太阳电池组件的位置，避免可能导致阴影遮挡的因素，如建筑物、树木等。

通过优化布局，可以最大程度地减少阴影遮挡情况的发生。

2.2 使用阴影转换材料阴影转换材料是一种可以将阴影区域的光转化为电能的材料。

该材料可以应用在太阳电池组件的周围，将产生的阴影转化为可利用的电力，从而减少阴影对太阳能利用的影响。

大面积光伏阵列遮挡情况下的MPPT控制摘要：大面积光伏阵列在遮挡情况下，功率-电压曲线会出现多峰值现象，而传统最大功率点跟踪( Maximum Power Point Tracking，MPPT) 算法难以实现此种情况下的最大功率输出。

本文建立了光伏阵列的数学模型，通过仿真，验证了大面积复杂光照环境下光伏阵列的多峰值现象，基于此，提出一种改进的全局扫描法，以实现快速、准确地搜寻到复杂光照环境下光伏阵列的最大输出功率。

仿真结果表明，该算法是有效可行的。

关键词：大面积光伏阵列；多峰值；最大功率点跟踪；全局扫描法引言太阳能光伏发电作为全球能源危机和环境问题的解决方案之一，得到了迅速的推广和应用[1]。

目前，国内外学者为了解决这一问题，提出了在传统光照下的最大功率点跟踪(MPPT)技术[2-4]，例如，扰动观测法（P&O）[2-3]、电导增量法（INC）[4]等。

然而大面积复杂光照光伏阵列中，由于含有的光伏组件种类繁多，光伏阵列占地面积较大，经常会由于组件的“不匹配”而造成大面积光伏阵列呈现出与单个光伏电池或者小面积光伏阵列不一样的输出特性。

大面积光伏阵列的不匹配主要包含下面两个基本情况：一是不同种类的光伏组件的混合使用，二是相同种类的光伏组件但不同光伏组件所受的光照强度或温度不一致。

无论是哪种情况，都可以看成是一些输出特性不一致的光伏组件的串并联组合。

大面积光伏阵列的独特的特性使得光伏阵列的应用效率受光伏阵列的布局影响很大，而且某些在小面积光伏阵列中适合的控制策略在大面积光伏阵列中会出现一定的问题。

从而影响了光伏发电系统的转化效率，限制了光伏发电技术的普及。

为解决该问题，本文建立了光伏阵列的数学模型，并根据数学模型完成在遮挡状况下伏安阵列数学推导，并对所出现的多峰值现象进行了数学推导，最后使用全局扫描法(POC)完成了在遮挡状况下的最大功率点跟踪(MPPT)。

对复杂光照环境下光伏阵列中，应用该模型可以对大面积光伏阵列独特的输出特性进行分析，进而为大面积光伏阵列的布局优化和高效控制提出指导。

实验测定太阳能电池板的伏安特性曲线
李璐⽼师在帮忙焊接电路
2018年8⽉15⽇上午，在顺时针魔⽅俱乐部技术总监李璐⽼师的协助下，微主完成了对太阳能电池板伏安特性曲线的实验测定，取得了初步成果。

在电⼦实验室⾥做实验，与进⼊中学物理实验室做实验的感觉是不⼀样的，看不到那些熟悉的电压表、电流表、滑动变阻器等仪器设备。

在⾯包板上搭建测量电路
我们在⾯包板上搭建了“描绘电源伏安特性曲线”的实验电路，以太阳能电池板为研究对象，⽤电位计作为负载电阻，⽤两个数字万⽤表分别测定电源输出的电压和电流。

⽤螺丝⼑旋转电位计上的旋钮，可以改变负载电阻的阻值，进⽽改变电源输出的电压和电流。

实验场景
把实验测得的数据录⼊电⼦表格，绘制散点图，可以得到太阳能电池板的伏安特性曲线。

纵轴为电压（V）横轴为电流（mA）
实验发现⼀
太阳能电池板的伏安特性曲线为⾮线性曲线，在⼩电流状态下，表现为线性关系；在⼤电流状态下，表现为饱和性。

如果把太阳能电池板作为线性电源使⽤，务必让太阳能电池板⼯作在⼩电流模式下。

实验发现⼆
电源标称参数：⼯作电压为9V ，峰值功率为1W，短路电流为110mA，尺⼨为100*70mm。

实测电压略⼩于标称电压，实测短路电流远⼩于标称值电流，估计是台灯的灯光强度与太阳能电池板所需光强不符所致。

光伏太阳能电池组件知识光伏组件（阵列）根据光伏工程安装的需要，当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件通过串联、并联组装以获得所需要的电压和电流，称为“太阳电池方阵”，也叫“光伏阵列”。

光伏组件是由太阳能电池片群密封而成，是阵列的最小可换单元。

目前大多数太阳能电池片是单晶或多晶硅电池。

这些电池正面用退水玻璃背面用软的东西封装。

它就是光伏系统中把辐射能转换成电能的部件。

光伏太阳能电池发电系统举例：电工基础中对于电压电流工作情况的解释：短路电流short-circuit current在电路中，由于短路而在电气元件上产生的不同于正常运行值的电流。

电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。

其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。

例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。

大容量电力系统中，短路电流可达数万安。

这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。

三相系统中发生的短路有4种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。

其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。

在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90％。

在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。

发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。

在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。

它有多种分量，其计算需采用电子计算机。

在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。

它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工在发生短路时机械应力的动稳定性。

短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。

它设备为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。

对于光伏组件，这两个效应你不可忽视！光伏组件作为光伏发电系统中的核心组成部分，质量问题重点影响着电站系统效率，其中，热斑效应和PID效应对光伏组件功率的影响尤其突出，不容忽视。

热斑效应热斑效应是指在一定条件下，串联支路中被遮蔽的光伏组件将当做负载，消耗其他被光照的电池组件所产生的能量，被遮挡的光伏电池组件此时将会发热的现象。

被遮挡的光伏组件、将会消耗有光照的光伏组件所产生的部分能量或所有能量，降低输出功率；严重将会永久性破坏光伏组件、甚至烧毁组件。

产生的原因1.造成热斑效应的根源是有个别坏电池的混入、电极焊片虚焊、电池由裂纹演变为破碎、个别电池特性变坏、电池局部受到阴影遮挡等。

2.由于局部阴影的存在，光伏组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化。

其结果使电池组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。

防护措施在光伏电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以增加方阵的可靠性。

通常情况下，旁路二极管处于反偏压，不影响组件正常工作。

其原理是当一个电池被遮挡时，其他电池促其反偏成为大电阻，此时二极管导通，总电池中超过被遮电池光生电流的部分被二极管分流，从而避免被遮电池过热损坏。

以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。

PID效应电位诱发衰减效应（PID，PotentialInducedDegradation）是电池组件长期在高电压作用下，使玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷狙击在电池片表面，使得电池表面的钝化效果恶化，导致组件性能低于设计标准。

PID现象严重时，会引起一块光伏组件功率衰减50%以上，从而影响整个组串的功率输出。

高温、高湿、高盐碱的沿海地区最易发生PID现象。

产生的原因1.系统设计原因：光伏电站的防雷接地是通过将方阵边缘的组件边框接地实现的，这就造成在单个组件和边框之间形成偏压，组件所处偏压越高则发生PID现象越严重。

对于P型晶硅组件，通过有变压器的逆变器负极接地，消除组件边框相对于电池片的正向偏压会有效的预防PID现象的发生，但逆变器负极接地会增加相应的系统建设成本；2.光伏组件原因：高温、高湿的外界环境使得电池片和接地边框之间形成漏电流，封装材料、背板、玻璃和边框之间形成了漏电流通道。

Science &Technology Vision科技视界0引言太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有永不枯竭、不受地域限制、清洁环保等优点,正被迅速推广应用。

为保证发电效率,在光伏发电系统阵列设计和安装时常遵循以下原则:光伏阵列东、西、南一定范围内没有高大的建筑物、树木等遮挡物。

然而在工程实际中,由于城市密集的高大建筑物、树木甚至云层遮挡、阵列表面的灰尘、树叶等因素,使阵列不可避免地产生阴影或受光不匀等问题。

此时组件的输出伏安特性曲即为台阶状,对应的功率电压曲线显现多峰值。

现有的数学模型只能描述太阳能光伏阵列在日照均匀的条件下的特性,并不适用于光照不均匀情况下光伏阵列的研究。

因此,创建局部阴影条件下的数学模型并对分析其输出特性,从而优化光伏系统的阵列设计,具有十分重要的现实意义。

根据光伏电池的工程应用模型,结合串并联电路的原理,建立了光伏阵列在局部阴影条件下的数学模型,研究光伏阵列在局部遮挡情况下的输出特性与阴影数量、阵列格局、遮挡模式等因素的关系,并根据阵列输出特性随阵列的布局、阴影的数量和分布以及遮挡模式的不同而有所差异,给出光伏阵列优化设计方法,为光伏发电系统的工程优化设计提供依据。

1局部遮挡条件下光伏阵列的建模在实际应用中,光伏组件制造商通常只向用户提供产品在标准试验条件(standard test condition,STC)下测出的短路电流I sc 、开路电压V oc 、最大功率点电流I m 和最大功率点电压V m 值。

本文选择文献[2]提供的光伏电池工程用数学模型:I =I sc [1-C 1(e V /(C V )-1)](1)其中:C 1=(1-I m /I s c )e -V /(C V )(2)C 2=(V m /V ov -1)[ln(1-I m /I s c )](3)在光照强度不超过2个太阳常数时,式(1)误差较小[2]。

光伏阵列是由若干光伏组件根据逆变器电气特性要求,通过串并联的方式组成的较大功率的装置。

太阳能光伏发电应用技术实验项目：太阳能电池伏安特性曲线专业年级： 2014级电子科学与技术学生姓名：学号： ********* 指导老师：成绩：福建农林大学金山学院信息与机电工程系2017年 6月 18日一、实验目的 (1)二、实验要求 (1)三、实验仪器设备 (1)四、实验原理 (1)1、太阳能电池工作原理 (2)2、太阳能电池等效电路图 (2)3、伏安特性曲线 (2)五、实验内容与步骤 (4)1、实验内容 (4)2、实验步骤 (4)最大输出功率与入射角的关系测试 (7)六、实验分析与实验总结 (10)一、实验目的1、了解并掌握光伏发电系统的原理2、了解并掌握光伏发电系统的组成，学习太阳能发电系统的装配3、了解并掌握太阳能电池的工作原理及其应用二、实验要求1、熟悉光伏发电系统的功能。

2、测量太阳能电池板的不同距离下开路电压、短路电流、并算出填充因子及绘出功率曲线三、实验仪器设备1、太阳能电池板2、光源3、可调电阻4、2台万用表四、实验原理太阳能电池结构图1、太阳能电池工作原理光照下，P-N结将产生光生伏特效应。

当入射光能量大于导体材料的禁带宽度时，光子在表面一定深度的范围内被吸收，并在结区及其附近的空间激发电子空穴对。

此时，空间电荷区内的光生电子和空穴分离，P-N结附近扩散长度范围内的光生载流子扩散到空间电荷区。

P区的电子在电场作用下漂移到N区，N区的空穴漂移到P区，产生光生电流。

光生载流子的漂移并堆积形成与结电场方向相反的电场及正向结电流。

当光生电流和正向结电流相等时，P-N结建立稳定的电势差，即光生电压。

2、太阳能电池等效电路图为了进一步分析太阳能电池的特点，可以使用一个等效电路来表现太阳能电池的工作情况，等效电路图如图所示。

电路由一个理想恒流源IL，一个串联电阻Rs，一个并联电阻Rsn，以及理想因子分别为1和2的两个二极管D1和D2组成。

太阳能电池等效电路图3、伏安特性曲线根据伏安特性曲线的数据，可以计算出太阳能电池性能的重要参数，包括开路电压、短路电流、最大输出功率、最佳输出电压、最佳输出电流、填充因子、太阳能电池光电转换效率，串联电阻以及并联电阻。

阴影遮挡对多晶硅光伏组件输出影响的实验研究通过太阳能光伏电池仿真模型和光伏阵列计算模型，在特变电工哈密295kWp光伏实验电站并网发电系统中进行了阴影遮挡对多晶硅光伏组件输出影响的实验研究和分析。

结果发现：组件竖向布置被遮挡时，其输出电压、电流急剧减小，遮挡部分的小电池片严重阻遏整个组件的发电输出。

组件横向布置被遮挡时，被遮挡单元的输出电力将急剧下降，但由于旁路二极管的作用，未遮挡部分仍可有正常的功率输出。

标签：遮挡；多晶硅；阴影引言在光伏电站中，尤其是建设在医院、小区等场所的分布式电站中，往往会因防护设施、架空线路等产生各种形式的阴影遮挡。

这种遮挡不仅影响发电量输出，还会导致热斑效应损坏电池板。

而阴影遮挡对组件和组串电量输出的影响主要与遮挡面积、遮挡位置等有关。

由于阵列阴影问题对光伏发电系统输出特性的影响占主导地位，目前对阴影问题的研究主要集中在光伏阵列上[1]。

文章为了研究阴影遮挡对组件和组串的影响，特在特变电工哈密产业园295kW实验电站，4号方阵内，1个20串标准串联实验单元进行阴影遮挡实验，分析不同组件布置形式下阴影遮挡对光伏组件和光伏阵列输出特性的影响。

1 实验方案光伏发电系统设计时按照冬至日真太阳时9：00-15：00前后排支架不遮挡为间距设计依据，但是在西北地区真太阳时9：00-15：00以外的时间段内，其太阳能辐照资源仍然十分丰富，为了尽可能多的获取辐射资源的利用率，需深入研究阴影遮挡对不同光伏组件布置形式下光伏组件及光伏阵列的电量输出影响。

以期在间距一致的情况下通过组件安装方式的调整来提高光伏系统发电量，图1、图2为竖向布置和横向布置实景图。

实验采用245Wp组件进行，组件尺寸为1650？鄢992mm，竖向排布采用2？鄢10阵列布置形式，横向排布采用4*10阵列布置形式。

2 实验结果及分析2.1 阴影遮挡下单个组件横竖装输出特性分析2.1.1 遮挡特性分析实验电站中采用的是245Wp多晶硅组件，每块电池板由60片小片组成，60小片串联输出每片输出电压约6V，其中每20片构成一小串，每串都有一个旁路二极管。

2020.4 EPEM115新能源New Energy近年来，由于国际能源危机越来越严峻，太阳能、风能等清洁能源因其具有分布广泛、无污染、使用方便等优点，受到各国政府的普遍认同[1]，各种规模的光伏电站、风力电站也应运而生。

然而光伏发电在发展过程中也遇到了许多问题，比如遮挡、光伏组件PID 效应、失配等。

其中遮挡对光伏组件功率的影响更是亟待解决，光伏组件的功率输出会影响到光伏逆变器能否搜索到真正的最大功率点。

而且光伏组件被长期遮挡会造成热斑现象，光照充足时被遮挡电池片温度明显高于其他正常电池片温度，严重时温差超过50度，长期运行存在发生火灾的风险。

本文以光伏电站运行一年的几种形式的电池片遮挡组件为例，通过与正常光伏组件对比，研究电池片长期遮挡情况下光伏组件输出特性和功率变化[2]。

1 光伏阵列的工程模型以60电池片光伏组件为例（图1），组件内含有3个旁路二极管，使得组件的局部遮挡具有一定的特殊性。

所做实验组件旁路二极管为理想二极管，不考虑它们的压降对组件特性的影响。

2 遮挡损失的定义和成因遮挡损失是指由灰尘或污渍遮挡而造成损失。

当电池片玻璃盖板表面有遮挡时，实际达到光伏玻璃盖板表面的光强较无污渍遮挡时少或由污渍吸收的光能转变而来的热增大了组件的温升损失，均可造成遮挡状态下的发电功率要比清洁状态少[3-5]。

基于电池片遮挡的光伏组件功率研究华电电力科学研究院 张银龙 魏 超 浙江华电乌溪江水力发电有限公司 徐剑峰 杭州奥能电源设备有限公司 田红丹 华电新疆发电有限公司新能源分公司 安 波摘要：选取四块电池片遮挡组件和四块相同规格型号的正常组件，基于IEC61215-2-2016标准，利用校准有效期内的太阳模拟器，分别对运行一年的遮挡组件和正常组件进行功率测试，研究电池片遮挡的光伏组件的功率性能。

关键词：功率；遮挡；电站系统效率3 实例分析光伏发电系统概况。

以某屋顶分布式光伏发电系统为例，采用260Wp 多晶硅光伏组件，根据用配电系统现状，采用交流0.4kV 电压等级接入配电网，实现厂区自用，余电上网模式。