简易测光伏组件的I-V特性
摘要 用一个万用表在太阳光下简易测太阳光伏组件的I-V特性并推算出该组件瓦数的方法。
前言
为了简易而快捷的评估出太阳光伏组件最大可能的输出功率，本文采用了“确定组件的最大极限功率”法；“极限功率”是去掉串联电阻影响的组件I-V特性。
1． 确定组件的最大极限功率所用的工具
1.1 数字万用表一块；
1.2 标准电池；
2．方法和步骤
2.1 确定组件的Isc (STC)：
用数字万用表在晴天阳光下测标准电池的短路电流，通过它的标定值算出当时的太阳辐照度，即可确定组件的Isc (STC)；
2.2 测组件的电压 V*：
把标准电池（测辐照度用）和被测组件固定在同一测试平面上，在晴天的阳光下，通过改变该平面倾角选组件的短路电流Isc*，使得
Isc（STC）— Isc*== Im ——（1） ;
其中Im 是组件供应商提供的组件最大功率点的最佳负载电流，
然后在此辐照度下测组件的开路电压 V*；
3． 比较和估算：
组件供应商提供的组件最大功率点的最佳负载电压Vm:
则 Vm < V* ——（2）
如果测出的V*< Vm ，则说明组件供应商提供的组件额定功率高出最大可能的功率值Pm*:
Pm*==V*×Im---------（3）
测出的组件V* 与组件和环境温度有关，测试时尽可能让组件保持在25°C左右；
如果测出的极限功率大于厂家给出的功率，这是正常的；但如果大的很多，说明厂家的太阳电池和组件组装的工艺有问题。但如果测出的极限功率小于厂家给出的功率，则厂家给出的功率不可信。
4．实例：确定组件的极限I—V 曲线
4.1. 测太阳电池组件的“结I-V曲线”
在连续变化的各祌太阳光辐照度下，测太阳电池（组件）的短路电流（I）和开路电压（V）后求出它的关系曲线；方法是，把被测的某个电池面对太阳光照测电池的I和V，然后改变电池与太阳光线夹角θ，每变化一次θ，测一次太阳电池的I和V，举例如下
（注）：
测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*：表中的数据只表明角度变化的次序（由大到小），具体数据还要根据电流I和电压V各自变化的间隔，要尽量相接近而定。
130mA和26V分别为太阳电池在“电池面对太阳光测电池的I和V”时，太阳光最大辐照度下的短路电流ISC和开路电压VOC
4.2 计算太阳电池在结电压VJ等于负载电压VR状态下，负载电流IR和负载电压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．做图
图中，横轴 VR (V) ， 纵轴 IR (mA)
从图中求出最大功率点PM，VM，IM
然后求效率 N=PM/太阳光辐照度´电池面积
和曲线因子 FF= PM/VOC´ISC
（注）：测试举例用的是有色院(30´30cm)a-Si太阳电池组件
4.4. 确定负载的I-V曲线
先确定太阳电池（组件）的固定负载电阻阻值R**，然后在一定的太阳光辐照度下测电池组件的短路电流ISC并同时测R上的电压降VR和通过负载R的电流IR ；则在该太阳光辐照度下通过太阳电池组件内部的电流IJ：
IJ=ISC—IR
改变太阳电池组件与太阳光线夹角θ，让组件的短路电流等于IJ=ISC—IR并测该太阳光辐照度下太阳电池组件的开路电压，即结电压VJ，则太阳电池组件内部的串联电阻RS：
RS=（VJ—VR）/ IR
或 VR= VJ—RS ×IR
假设 RS = 10 Ω
则太阳电池组件确定负载I-V曲线和P-V曲线:
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
|
图中：横轴 IR (mA)，
纵轴 VJ(V)——系列2；纵轴 VR(V)——系列1
图中：横轴 IR (mA)， 纵轴 P (mW)
** ：如果太阳电池组件的负载是蓄电池，则不是固定负载电阻；蓄电池内部电阻值R随其荷电状态（SOC）变化而变化。
作者：刘晓波 深圳知育光电科技 来源： 责任编辑：admin
