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摘 要

自人类进入现代社会以来，能源和环境问题已成为制约发展的主要因素。人们的视线逐渐转移到如何提高可再生能源的使用效率上。太阳能作为“清洁能源”无处不在，其应用前景非常广阔。太阳能的核心是光伏电池，将太阳能转化为电能。光电器件的输出特性受内部电阻以及外部光照的影响，本文将从内部电阻和光照强度两个方面研究电池特性。

为了研究光伏发电系统，本文使用Matlab / Simulink中的Power System Blockset软件包。通过对光伏电池电路的研究，建立起仿真模型，从而得到特性曲线。仿真结果验证了模型的正确性，并得出以下结论：功率输出受串联电阻和阳光强度的影响。串联电阻增大时，功率与之成反比，会减小；光生电流增大时（日照强度增大，光生电流随之增大），输出功率也变大。这对光伏系统的研究具有重要意义。

关键词：光伏电池 MATLAB/Simulink 建模 伏安特性

Research on Volt-ampere Characteristics of Solar Cells

Abstract

Since the human society developed rapidly, the environment and energy have become an important issue facing people. How to make full and effective use of renewable energy has become the focus of attention. As a widely distributed "clean energy source," solar energy has a good application prospect. Photovoltaic cells are a core part of solar power generation and have the effect of converting solar energy into electricity. However, due to the complex nature of the device itself, the conversion efficiency of photovoltaic cells is still very low. Moreover, the output characteristics of the photovoltaic cell have a nonlinearity. This non-linearity is affected by the external environment (including sunlight intensity, temperature, load, etc.) as well as its own technical indicators (such as output impedance), so that the output power of the photovoltaic cell changes. The actual conversion efficiency is further limited. Therefore, the research on the output characteristics of photovoltaic cells has become an important issue in the industry.

In order to study the photovoltaic power generation system, this paper uses the Power System Blockset software package in Matlab/Simulink to establish the PV battery voltage characteristic simulation system according to the working principle and mathematical model of the photovoltaic cell. The characteristic curve of the photovoltaic cell was obtained by simulation of the set-up model, and the effect of the solar radiation and the internal series resistance of the photovoltaic cell on its volt-ampere characteristic was quantified by changing the internal and external parameters in both directions. The simulation results confirm the correctness of the model, and the following conclusions are drawn: The output characteristics of photovoltaic cells in different environments are different and change according to certain rules, but in each environment, the photovoltaic cells have the maximum power output point of the sweater. . This is of great significance for the research of photovoltaic systems.

Keywords: photovoltaic cell; equivalent circuit; volt-ampere characteristics; modeling; MATLAB/Simulink

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 有机太阳能电池的产生背景 1

1.2 太阳能的优势 1

1.3 中国太阳能资源分布特点 2

第二章 光伏电池的工作原理及仿真 5

2.1 光伏电池的工作原理 5

2.2 光伏电池的等效电路 5

2.3 光伏电池的仿真 6

第三章 实验分析 9

第四章 探究输出特性与串联电阻之间的联系 10

第五章 探究日照强度对光伏电池的影响 12

第六章 结论 13

参考文献 14

致谢 16

第一章 绪论

1.1 有机太阳能电池的产生背景

自20世纪初以来，人类在过去的100年里迅速发展起来。虽然经济发展飞快，人们的生活水平也在提高，但这些成就也伴随着各种副作用，比如地球上各类不可再生能源的急速消耗，环境的恶化等。不可再生能源，也称为不可再生能源和能源消耗能源，对应于可再生能源,这类资源的生成需要成千上万年，其消耗率远远超过其再生速度。诸如煤炭，石油和天然气等化石燃料以及核燃料和矿物都是不可再生的能源。相关研究表明，全世界总能量消耗与社会文明程度和全球总人口数有紧密的联系。虽然总人口增加了一倍，但总能耗几乎翻了一番。

近年来，由于资源过度开采，各种严重的自然灾害频繁发生，不仅造成巨额财产损失，而且威胁到人类的安全。因此，我们要着眼长远，着眼未来，制定更加合理的发展政策。在21世纪的世界能源需求前景中，我们必须考虑能源消费对环境负荷的影响。坚持与自然和谐发展，只有这样才能实现经济社会的可持续发展。

与上述不可再生能源相比，太阳能具有天然优势。它是人类可以使用的最丰富的能量来源。此外，在地球上，任何有太阳能的地方都可以在现场开发和利用。第三，太阳能是一种清洁能源。因此，太阳能是21世纪最有前途的能源之一。

1.2 太阳能的优势

1. 储量巨大，足够使用

由于其内部的核聚变，太阳能被释放到外部世界。太阳能来自太阳的辐射，它是一个强大的能量来源，这个能源可以通过安装太阳能电池板来利用。令人震惊的是，它为地球提供的能量，经过大气层后损耗一半左右，仍然是人类最大的能量来源，人类对其的利用率低的可怜。正因为如此，太阳能对人类而言可以说是用不完的。有研究人员发言，太阳可以持续运转数十亿年。

2. 来源广

化石能源与地理位置有很大联系，比如几大知名的油田。与它们不同，太阳辐射可以覆盖几乎地球每个角落，尽管有多有少。

3. 使用方便

因为太阳能容易获得，不像其他能源需要运输，它只需要就地储存即可利用。比如现在家家户户安装的太阳能热水器，只需付出第一次的安装成本，之后的使用不消耗任何资源。

1.3 中国太阳能资源分布特点

1. 我国总辐射资源非常丰富，总体上有高原比平原量多的特点。

2. 从一年的跨度来看，大概呈现出“北高南低 西高东低”的特点。

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