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用电子技术最大化太阳能电池板输出功率

作者:时间:2013-05-14来源:网络收藏
太阳能离普通消费者的距离越来越近了,除了太阳能热水器,现在太阳能景观灯、太阳能屋顶、太阳能手机、太阳能路灯等应用也一个个走进我们的视野。但因低转换能效引起的高成本问题仍困扰著这一产业的发展。那么,除了材料技术以外,还有什么技术可用来提高板的转换能效呢?答案是有的。本文就将告诉你如何用充电稳压器来实现这一目标。

最初,TI 的线性充电稳压器 系列只是设计用于通过一个 AC 适配器或 USB 端口为单体锂离子电池充电,然而,这些 IC 也非常适用于由太阳能板供电的应用。

通常是由 p-n 结组成的,p-n 结中入射光线能量(光子)通过导致电子和空穴的重新组合来产生电流。由于 p-n 结的特性类似于二极管的特性,因此我们通常以如图 1 中所示的电路作为太阳能电池特性的一个简化模型。

用电子技术最大化太阳能电池板输出功率

电流源 IPH 会产生一个和太阳能电池上的光量度成正比的电流。在没有负载连接的情况下,几乎所有产生的电流均流经二极管 D1,其正向电压决定了太阳能电池的开路电压 (VOC)。该电压会因不同类型太阳能电池的特性不同而有所差异,但是,对于大多数硅电池而言,这一电压都在 0.5V~0.6V 之间(这也是 p-n 结二极管的标准正向电压)。在实际太阳能电池应用中,并联电阻 RP 的漏电流很小。随着负载电流的增加,IPH 产生的大部分电流从二极管中流出来并进入负载。

对于大多数负载电流而言,这个过程对于输出电压仅有很小的影响。由于二极管的 I-V 特性会有轻微的变化,并且由于串联电阻 RS 的原因(其具有连接损耗)电压会稍有下降,但输出电压却保持大体恒定。然而,有时流经 D1 的电流太小,从而导致二极管偏置不够,并且二极管两端的电压会随着负载电流的增加而急剧下降。最后,如果所有产生的电流均只流经负载(而不流经二极管),则输出电压就会变为零。这个电流被称为太阳能电池的短路电流 (ISC)。ISC 和 VOC 都是定义太阳能电池工作性能的主要参数之一。



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