太陽(yáng)能光伏電池（簡(jiǎn)稱(chēng)光伏電池），用于把太陽(yáng)的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。目前地面光伏系統(tǒng)大量使用的是以硅為基底的硅太陽(yáng)能電池，可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)能電池。在能量轉(zhuǎn)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(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低，但價(jià)格更便宜。

按照應(yīng)用需求，太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)一定的組合，達(dá)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(jù)光伏電站大小和規(guī)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(jìn)的真空層壓工藝及脈沖焊接工藝制造。即使在最嚴(yán)酷的環(huán)境中也能保證長(zhǎng)的使用壽命。組件的安裝架設(shè)十分方便。組件的背面安裝有一個(gè)防水接線盒，通過(guò)它可以十分方便地與外電路連接。對(duì)每一塊太陽(yáng)電池組件，都保證20年以上的使用壽命。

太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽(yáng)能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)原理工作的太陽(yáng)能電池則還處于萌芽階段。太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴--電子對(duì)。在p-n結(jié)電場(chǎng)的用途下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，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(shù)學(xué)模型

在光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度一按時(shí)，光伏電池既非恒壓源，也非恒流源，也不可能為負(fù)載供應(yīng)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(jié)電壓，Id為光伏電池在無(wú)光照時(shí)的飽和電流，Id=Io{EU+IRS）nKT-1}。一個(gè)理想的太陽(yáng)能電池，由于串聯(lián)電阻RS很小，旁路電阻Rsh很大，所以在進(jìn)行理想電路的計(jì)算時(shí)，它們均可忽略不計(jì)。由圖1的太陽(yáng)能光伏電池等效電路得出：I=Iph-I0［eq（U+IRS）nKT-1］-U+IRRssh（1）式中，I為光伏電池輸出電流;I0為PN結(jié)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10-19C;k為波爾茲曼常數(shù)，k=1.38伊10-23J/K;T為熱力學(xué)溫度;n為N結(jié)的曲線常數(shù);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重要通過(guò)I-U和P-U特性曲線來(lái)加以體現(xiàn)，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(huán)境的光照、溫度等因素有著密切的關(guān)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(diǎn)，所以為了實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率的最大化，要對(duì)光伏電池的輸出功率進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。