在标准测试条件下(STC)太阳能模拟器的光强为1000W/m2,而大部分地区户外的实际辐照度都要小于这个值,一般将辐照度低于1000W/m2的光照定义为弱光。比如图1为南京地区年水平辐照强度的分布,可以看出辐照度低于200W/m2约占38.18%,在400-600 W/m2之间约占20%,600-800 W/m2约占11%,所以光伏系统全年发电量的大小就取决于组件在弱光下的发电能力,尤其对于辐照度水平较低的国家和地区。晶硅组件在弱光下主要体现在电池片的开路电压Voc的降低,进而导致电池片的效率降低,如图2 为不同并联电阻值的多晶组件在户外测试条件下Voc随辐照的变化趋势,组件并联电阻越低,Voc下降幅度越大,当并联电阻值在141Ω或220Ω左右时Voc降低不明显,即使降到50 W/m2-100W/m2一般只减少2V左右。从图2 的结果也从侧面说明了相同功率的不同组件在STC条件下的转换效率可能有很小的差异,但是由于并联电阻不同,在200W/m2下可能就有很大差别。其中Rsh是影响组件弱光性能的一个重要参数,另外还包括串联电阻值Rs和二极管理想因子,因为二极管理想因子和Rs相互关联,Rs值改变后,二极管理想因子也会随着改变,所以本文主要探讨Rsh和Rs这两个参数对组件弱光性能的影响以及优化调整的方法。
图1 南京地区年水平辐照度分布(%)(数据来源:Meteonorm6.1气象软件)
图2弱光下多晶组件的Voc随太阳辐照的变化趋势(南京地区)