一種多結聚光太陽能電池的等效并聯電阻值的測量方法技術

本發明專利技術提供一種多結聚光太陽能電池的等效并聯電阻值的測量方法，是一種快速、有效的測量方法，利用本發明專利技術的方法可以得到多結聚光太陽能電池各結子電池內部等效并聯電阻阻值，這將有助于對多結聚光太陽能電池的輸出特性進行全面分析，同時，通過測量并聯電阻阻值可以達到監控多結聚光太陽能電池半導體生產工藝的目的。

【技術實現步驟摘要】
一種多結聚光太陽能電池的等效并聯電阻值的測量方法
本專利技術涉及太陽能光伏發電
，尤其涉及一種多結聚光太陽能電池的等效并聯電路中電阻值的測量方法。
技術介紹
太陽能電池產生的部分電能會因其內部的漏電流而損失掉，該現象一般用其內部等效并聯電阻來描述。對于工作在高倍聚光條件下的多結聚光太陽能電池而言，其光生電流非常大，器件內部等效并聯電阻造成的漏電流現象更為嚴重，該并聯電阻阻值的大小對其輸出電流的影響不容忽視。多結聚光太陽能電池中的各結子電池之間通過隧道二極管串聯連接，因此多結電池的輸出電流由最小輸出電流的子電池所限制。當多結太陽能電池工作在零偏壓（短路條件）時，這種電流限制行為會因各子電池內部漏電特性的不同（即各結并聯電阻的不同）導致某些子電池工作于負偏壓，同時另外一些子電池工作于正偏壓。隨著器件輻照度的增加（聚光倍數的增加），器件短路電流受到小電流子電池限制的現象會逐步顯著。一般來說，太陽能電池內部等效并聯電阻越大，其填充因子和效率也越高，電池輸出特性也越好；反之，電池性能會受到影響。多結聚光太陽能電池中并聯電阻不夠大的子電池在器件工作在短路電流附近時往往處于負電壓偏置，而處于負壓偏置的子電池會充當負載消耗其它子電池輸出的功率，同時造成其自身溫度的升高，最終影響器件的輸出性能。為了對多結聚光太陽能電池的輸出特性進行全面分析，有必要對其各結子電池的內部并聯電阻值進行有效測量。同時，由于多結聚光太陽能電池并聯電阻的大小與半導體生產工藝的關系極為密切，通過測量并聯電阻阻值可以達到監控半導體生產工藝的目的。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于提供一種針對多結聚光太陽能電池各結子電池內部等效并聯電阻的快速、有效測量方法，利用其測量結果對多結聚光太陽能電池的輸出特性進行全面分析，實現對多結聚光太陽能電池結構及其半導體生產工藝的優化。為解決上述技術問題，本專利技術提出一種多結聚光太陽能電池內部等效并聯電阻值的快速、有效提取方法，具體包括：步驟（1）、針對多結聚光太陽能電池各結子電池建立雙二極管等效電路模型，并將其串聯構成多結電池模型，設置多結電池模型中各結子電池等效并聯電阻Rshi的初始條件：Rshi=∞，其中，i為多結電池PN結序號，i=1,2，...,n；步驟（2）、利用實際測量的特定溫度下多結電池各結子電池的外量子效率（EQE）數據和多結電池接收表面的輻照光譜數據計算多結電池各結的短路電流Isci（i=1,2，...,n,i為多結電池PN結序號），并將各結子電池的短路電流Isci作為輸入數據代入步驟（1）得到的等效電路模型，并結合實際測量的多結聚光太陽能電池I-V曲線（在確定的C和T條件下測得）對等效電路模型中的未知參數進行擬合，提取有效參數值（這些參數值對于較寬范圍內的C和T均適用），同時得到整個多結電池的短路電流Isc；步驟（3）、令各結子電池的輸出電流IL=Isc,代入步驟（1）和步驟（2）的等效電路模型，可以得到各結子電池的工作電壓Vi；步驟（4）、針對每結子電池，將通過步驟（3）得到的工作點（IL，Vi)與各結相應短路電流工作點（Isci，0）進行連線，各結子電池對應連接線的斜率絕對值作為各結子電池的并聯電阻Rshi；步驟（5)、將步驟（4）得到的Rshi代入步驟（1）中的等效電路模型，即更新各結子電池并聯電阻的初始條件，并重復步驟（2）-（4），進行多次迭代，直到得出的各結并聯電阻阻值與其初始條件之間的差值滿足相應容差要求，即得到最終各結子電池的并聯電阻阻值。根據本專利技術所述方法，可以快速、有效地得到多結聚光太陽能電池各結子電池內部等效并聯電阻阻值，這將有助于對多結聚光太陽能電池的輸出特性進行全面分析，同時，通過測量并聯電阻阻值可以達到監控多結聚光太陽能電池半導體生產工藝的目的。附圖說明圖1是本專利技術中多結聚光太陽能電池內部等效電路示意圖；其中，Rs1-Rs3分別為三個子電池的串聯電阻，D11—D31分別用來表征三個子電池內中性區的載流子復合機制，D12—D32分別用來表征三個子電池內耗盡區和邊界區的載流子復合機制；圖2是本專利技術多結聚光太陽能電池I-V測量結果、根據模型計算得到的各結子電池I-V曲線及各結并聯電阻的提取結果；圖3是本專利技術的流程示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步的說明。此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。此外，下面所描述的本專利技術各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此未構成沖突就可以相互組合。本專利技術提出的實現方法可以按照下列步驟進行但不局限其實現順序：a)針對GaInP/GaInAs/Ge三結聚光太陽能電池建立圖1所示等效電路模型示意圖。其中電流源Isci為各結子電池的短路電流，用來描述各結電池的光生電流；二極管Di1用來描述各結子電池耗盡區的載流子復合情況；二極管Di2用來描述各結子電池中性區及非鈍化邊界的載流子復合情況；串聯電阻Rsi用來描述各結子電池中的串聯損耗；并聯電阻Rshi用來描述各結子電池中的漏電流損耗。設置該模型中各結子電池等效并聯電阻的初始條件：Rshi=∞（i=1,2，3,為三結電池PN結序號）。b)利用實際測量的特定溫度下GaInP/GaInAs/Ge三結電池各結子電池的外量子效率（EQE）數據和三結電池接收表面的輻照光譜數據計算多結電池各結的短路電流Isci（i=1,2，3,為三結電池PN結序號）,并將其作為輸入數據代入a）得到的電路模型，并結合實際測量的三結聚光太陽能電池I-V曲線（在確定的C和T條件下測得）對其等效電路模型中的未知參數進行擬合，提取有效參數值，這些參數值對于較寬范圍內的C和T均適用；同時根據三結聚光太陽能電池I-V曲線得到整個三結電池的短路電流Isc。c)令各結子電池的輸出電流IL=Isc,代入步驟a）和b）確定的模型，可以得到各結子電池的工作電壓Vi。圖2給出了各結并聯電阻的迭代計算結果，從圖中可以看出，Ge子電池的短路電流較高，由于其并聯電阻阻值較低，使得其相比于其它兩結子電池短路電流的多出部分會因其并聯電阻造成的漏電流損失掉，對電池輸出性能造成影響。d)針對各結子電池，將通過步驟c）得到的工作點（IL，Vi)與各結相應短路電流工作點（Isci，0）進行連線，各結子電池對應連接線的斜率絕對值認定為各結子電池的并聯電阻Rshi；e)將步驟d）得到的Rshi代入步驟a）中的電路模型，即更新各結子電池并聯電阻的初始條件，進而重復步驟b）-d），進行多次迭代，直到得出的各結并聯電阻阻值與其初始條件之間的差值滿足相應容差要求，即得到最終各結子電池的并聯電阻阻值。綜上所述，僅為本專利技術之較佳實施例，不以此限定本專利技術的保護范圍，凡依本專利技術專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆為本專利技術專利涵蓋的范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多結聚光太陽能電池的等效并聯電阻值的測量方法，其特征在于：包括以下內容，步驟（1）、針對多結聚光太陽能電池各結子電池建立雙二極管等效電路模型，并將各結子電池的模型串聯構成多結電池模型，設置多結電池模型中各結子電池等效并聯電阻Rshi的初始條件：Rshi=∞，其中，i為多結電池PN結序號，i=1,2，...,n；步驟（2）、利用實際測量的多結電池各結子電池的外量子效率EQE數據和多結電池接收表面的輻照光譜數據計算多結電池各結的短路電流Isci，i為多結電池PN結序號，i=1,2，...,n,并將各結子電池的短路電流Isci作為輸入數據代入步驟（1）得到的等效電路模型，并結合實際測量的多結聚光太陽能電池I?V曲線對等效電路模型中的未知參數進行擬合，提取有效參數值，同時得到整個多結電池的短路電流Isc；步驟（3）、令各結子電池的輸出電流IL=Isc,代入步驟（1）和步驟（2）的等效電路模型，得到各結子電池的工作電壓Vi；步驟（4）、針對每結子電池，將通過步驟（3）得到的工作點（IL，Vi)與各結相應短路電流工作點（Isci，0）進行連線，各結子電池對應連接線的斜率絕對值作為各結子電池的并聯電阻阻值Rshi；步驟（5)、將步驟（4）得到的Rshi作為初始條件代入步驟（1）中的等效電路模型，更新各結子電池并聯電阻的初始條件，并重復步驟（2）?（4），進行多次迭代，直到得出的各結子電池的并聯電阻阻值與上一次迭代計算得到的阻值結果之間的差值滿足相應容差要求，得到最終各結子電池的并聯電阻阻值。...

【技術特征摘要】
1.一種多結聚光太陽能電池的等效并聯電阻值的測量方法，其特征在于：包括以下內容，步驟（1）、針對多結聚光太陽能電池各結子電池建立雙二極管等效電路模型，并將各結子電池的模型串聯構成多結電池模型，設置多結電池模型中各結子電池等效并聯電阻Rshi的初始條件：Rshi=∞，其中，i為多結電池PN結序號，i=1,2，...,n；步驟（2）、利用實際測量的多結電池各結子電池的外量子效率EQE數據和多結電池接收表面的輻照光譜數據計算多結電池各結的短路電流Isci，i為多結電池PN結序號，i=1,2，...,n,并將各結子電池的短路電流Isci作為輸入數據代入步驟（1）得到的等效電路模型，并結合實際測量的多結聚光太陽能電池I-V曲線對等效電路模型中的未知參數進...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂輝，劉文，盛飛，代金梅，柳陽，馬新國，張金業，
申請(專利權)人：湖北工業大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42