付敏 陈军峰 侯学华

【摘要】本文首先介绍了在能源危机的大背景下，太阳能光伏发电的重要性。主要分析了光伏电池的电路模型，推导出光伏电池的电流输出和功率输出，然后利用MATLAB绘出光伏电池的U-I、U-P特性曲线，以及在不同光照和温度下的输出特性，最后对光伏电池最大功率点跟踪算法进行了简单介绍。

【关键词】太阳能;光伏电池;输出特性;最大功率点

一、引言

太阳能是一种新兴的绿色能源，以可靠耐用、维护成本低、安全且无污染等优点。但在应用中仍存在以下缺点。

（1）光伏阵列发电效率低。

（2）系统成本高。

（3）环境因素影响较大等。

面对以下难题，各个国家都在积极展开如何提高光伏电池组件的能量转换效率的研究并提出解决办法。

1.改造光伏电池的制造工艺。

2.对太阳光角度进行跟踪。

3.设计MPPT控制器。

二、光伏电池的电路模型分析

硅太阳能电池是使用最普遍的一种利用半导体光伏效应将太阳能直接转化为电能的光伏电源。为实现太阳能光伏发电系统，就要对硅太阳能电池的数学模型进行分析处理，以便对光伏系统进行研究和设计。

根据电子学理论，硅太阳能电池的等效电路如图1所示。

图1 光伏电池等效电路

图2 太阳能电池I-U特性曲线

图1中，Iρh为光生电流，其值正比于光伏电池的面积和入射光的光照强度;ID为流经二极管的电流;I为光伏电池输出的负载电流;UD为等效二极管的端电压，无光照情况下，光伏电池的基本行为特性类似于一个普通二极管;U为负载两端电压;RL为电池的负载电阻;RS为等效串联电阻，Rsh为等效并联电阻。……