引言

　　太陽能光伏電池（簡稱光伏電池），用于把太陽的光能直接轉化為電能。目前地面光伏系統大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池，可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池。在能量轉換效率和使用壽命等綜合性能方面，單晶硅和多晶硅電池優于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉換效率低，但價格更便宜。

　　按照應用需求，太陽能電池經過一定的組合，達到一定的額定輸出功率和輸出的電壓的一組光伏電池，叫光伏組件。根據光伏電站大小和規模，由光伏組件可組成各種大小不同的陣列。光伏組件，采用高效率單晶硅或多晶硅光伏電池、高透光率鋼化玻璃、tedlar、抗腐蝕鋁合多邊框等材料，使用先進的真空層壓工藝及脈沖焊接工藝制造。即使在最嚴酷的環境中也能保證長的使用壽命。組件的安裝架設十分方便。組件的背面安裝有一個防水接線盒，通過它可以十分方便地與外電路連接。對每一塊太陽電池組件，都保證20年以上的使用壽命。

　　太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學效應原理工作的太陽能電池則還處于萌芽階段。太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴--電子對。在p-n結電場的作用下，空穴由n區流向p區，電子由p區流向n區，接通電路后就形成電流。

　　1 光伏電池模型及輸出特性

　　1.1 光伏電池的數學模型

　　在光照強度和環境溫度一定時，光伏電池既非恒壓源，也非恒流源，也不可能為負載提供任意大的功率，是一種非線性直流電源。其等效電路如圖1所示。圖1中，UJ為PN結電壓，Id為光伏電池在無光照時的飽和電流，Id=Io{EU+IRS） nKT-1}。一個理想的太陽能電池，由于串聯電阻RS很小，旁路電阻Rsh很大，所以在進行理想電路的計算時，它們均可忽略不計。由圖1的太陽能光伏電池等效電路得出：I=Iph-I0［eq（U+IRS） nKT -1］- U+IR R s sh（1）式中，I為光伏電池輸出電流;I0為PN結的反向飽和電流;Iph為光生電流;U為光伏電池輸出電壓;q為電子電荷，q=1.6伊10-19 C;k為波爾茲曼常數，k=1.38伊10-23 J/K;T為熱力學溫度;n為N結的曲線常數;Rs，Rsh為光伏電池的自身固有電阻。

　　圖1 光伏電池等效電路

　　1.2 光伏電池電氣特性

　　光伏電池的輸出特性主要通過I-U和P-U特性曲線來加以體現，如圖2所示。

　　圖2 光伏電池的I-U和P-U特性曲線

　　從圖2中可以看出，光伏電池的輸出特性曲線與工作環境的光照、溫度等因素有著密切的關系，且具有明顯的非線性特性，在一定的光照及溫度條件下，電池具有唯一的最大功率點，所以為了實現光伏發電系統的輸出功率的最大化，需要對光伏電池的輸出功率進行最大功率點跟蹤。