摘 要

太阳能电池是一种将太阳能转换为电能的装置，其发电量受到太阳光照强度以及电池工作时的温度影响。通过对已知的太阳能电池发电的数学模型进行仿真，可以深入的了解太阳光强以及电池温度对太阳能电池发电量的关系，并且通过仿真的结果，可以为光伏发电的应用提前做出预测和工作的指导。
　　本文在分析太阳能量中直射光和散射光对太阳能电池发电的影响的基础上，利用matlab软件实现对太阳能电池板发电性能的仿真，并通过程序研究光伏发电量与太阳光照强度、电池温度间的关系。最终得出固定角太阳能阵列在不同经纬度下的最佳固定角。

论文选取了武汉、深圳、宜春、石家庄四个城市作为研究的对象进行全年发电总功率和全年太阳辐射的仿真， 通过仿真全年太阳辐射确定角度区间，并以这个区间进行发电量的仿真，得出这些城市最大发电量对应的角度都在这个区间里面，因此这些城市安装太阳能电池板时可以根据这个倾角区间进行放置安装，从发电量来看，深圳19度，宜春18度，石家庄33度，武汉21度这些角度发电量是最大的。
　　关键词：太阳能；太阳能电池板；光伏发电量；固定角；matlab仿真

Abstract

Solar cells are devices that convert solar energy into electrical energy, and their power generation is affected by the intensity of sunlight and the temperature of the battery. Through the simulation of the mathematical model of the known solar cell power generation, we can deeply understand the relationship between the solar intensity and the battery temperature on the solar cell power generation, and through the simulation results, the prediction and work can be made in advance for the application of the photovoltaic power generation.

On the basis of analyzing the influence of direct and scattered light in solar energy on solar cell power generation, this paper uses MATLAB software to simulate the power generation performance of solar panels, and studies the relationship between photovoltaic power and solar light intensity and battery temperature through program. Finally, we get the best fixed angle of fixed angle solar array at different longitude and latitude.

In this paper, four cities of Wuhan, Shenzhen, Yichun and Shijiazhuang are selected as the research objects to simulate the total annual power generation power and the annual solar radiation. Through the simulation of the solar radiation in the whole year, the simulation of the power generation is carried out in this area, and the corresponding angles of the largest power generation of these cities and cities are obtained. In the interval, these cities can be installed and installed according to the angle interval when the solar panels are installed. From the power generation, Shenzhen 19 degrees, Yichun 18 degrees, Shijiazhuang 33 degrees, and Wuhan 21 degrees are the largest.

Keywords:solar energy;solar panels; photovoltaic power generation;fixed angle;matlab simulation

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 - 1 -

1.1研究背景 - 1 -

1.2太阳能电池国内外发展现状 - 1 -

1.3MATLAB概述 - 2 -

1.4论文研究目的及意义 - 3 -

1.5论文主要研究内容 - 3 -

第2章 太阳能电池发电性能理论研究 - 5 -

2.1太阳能电池工作原理 - 5 -

2.2太阳能电池短路电流、暗电流 - 6 -

2.3伏安特性方程、开路电压 - 6 -

2.4太阳能电池效率、填充因子 - 7 -

2.5.实际太阳电池的等效电路和伏安特性方程 - 7 -

第3章 太阳能电池 - 9 -

3.1太阳能电池板选择 - 9 -

3.2太阳能电池参数的提取 - 9 -

3.3电池温度对太阳能电池发电性能的影响仿真 - 10 -

3.4光照强度对太阳能电池发电性能的影响仿真 - 11 -

第4章 气象信息的获取 - 12 -

4.1 城市的选择 - 12 -

4.2城市气象资料 - 12 -

4.3在matlab中读取气象资料 - 16 -

第5章 太阳能电池安装角的影响 - 18 -

5.1 太阳位置 - 18 -

5.1.1太阳与地球的关系 - 18 -

5.1.2太阳运动角度 - 19 -

5.1.3 matlab仿真太阳位置 - 19 -

5.2在倾斜面上的太阳光入射角 - 20 -

5.3电池板上的太阳辐射理论研究 - 22 -

5.3.1计算倾斜面的直接辐射 - 23 -

5.3.2计算倾斜面地面辐射 - 23 -

5.3.3计算天空散射 - 23 -

5.4电池板上太阳辐射matlab仿真 - 24 -

5.5太阳能电池板安装角对发电量的影响仿真 - 28 -

5.5.1温度对发电量的影响 - 29 -

第6章 结论 - 30 -

参考文献 - 31 -

致谢 - 33 -

第1章绪论

能源是人类社会进步发展的动力。随着经济和社会的高速发展，人类对于能源的需求越来越大。经过数百年对化石能源的开发，化石能源已经不可避免的走向枯竭，人类能源危机已经开始显现。同时由于化石能源的过度使用，其产生的大气污染问题已经急需全世界尽快解决。在能源问题日益突出的现代社会，太阳能，作为一种无穷尽、无污染的绿色能源，对其研究开发已成为地球走向可持续发展的道路的关键之匙。本章首先详细介绍太阳能光能量的特点。概括性地介绍太阳能电池发展历史与太阳能电池相关组件，最后简要介绍本论文研究意义 。

1.1研究背景

进入21世纪，随着化石能源的过度使用，全球的储量正在不断减少，并且由于化石能源使用之后留下来的污染，使得寻找新的能源代替化石能源成为必要并且由于目前建设可持续发展社会已经成为国内外的共识，显然化石能源的过度使用已经不符合这一发展潮流，因此找出代替化石能源的新能源已经成为全世界迫切需要进行的工作。

目前人类找到的替代传统化石能源的新能源有风能，地热能，潮汐能，太阳能等，在这些新能源中发展前景最好，领域最广的属于太阳能。

发展到现在太阳能的使用已经从军用发展到民用的各领域，但是由于对于太阳能电池研究的起步较晚，因此太阳能电池对于太阳能的利用率还不是很高。目前太阳能电池的材料研究使得太阳能电池的发电效率不断地提高，但是对于太阳能电池怎么样通过改变太阳能电池板的安装角度改变电池效率的研究目前还不是很深入，因此需要更多的对于太阳能电池利用率的仿真研究。

1.2太阳能电池国内外发展现状

太阳能电池又称光伏电池，是利用光生伏打效应这一物理基础，将光能转换为电能的器件。1893年法国的贝克勒尔第一次在化学电池中发现光生伏打效应，此后科学工作者不断地探索各种太阳电池。1953年，美国科学家达里尔∙恰宾、加尔文•富乐和吉拉德•皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了效率为百分之六的单晶硅太阳能电池，这一事件标志着太阳能电池正是开始在世界出现。此后GaAs、InP和CdTe等具有较高理论效率的太阳能电池不断开始出现，特别是在1972年Woodall等利用液相外延技术在GaAs表面生长一层宽禁带材料，极大地降低表面复合率，光电转换效率提高至百分之十六，开创了GaAs太阳电池的新纪元。但是由于当时的半导体开发研究的技术还不成熟，太阳电池的光电转换效率还不足以与常规能源相竞争，因此在上世纪，太阳电池的使用率还不高，因此太阳电池的发展也一直得不到重视，其发展水平还是较低。

20世纪末，半导体材料的快速发展使得太阳能电池的光电转换效率，热电转换效率不断提升，带动了太阳能电池的发展，使得这时候的太阳能电池的商用产品达到了17%以上。进入新世纪，世界光伏发电量已经超过了30GW，并且已经应用的场合不单单局限于商用。

我国的太阳资源丰富，但由于限于当时的条件，对于太阳能电池的研究起步较晚，但是进入新世纪，中国的光伏产业得到国家的重视，目前对于太阳能电池的应用已经不仅仅局限于商用，军用等领域，更多的太阳能电池板走向了农村地区。我国太阳能资源很大一部分集中在西部地区，因此在西部，我国的太阳能电池板安装量要比其他地区的安装量要多。2012年中国的光伏容量已经达到7982.68MW，超越美国成为世界第三大的光伏发电总量的国家。

1.3MATLAB概述

MATLAB是由美国公司Mathworks开发的一款针对数学处理的软件，现在由于工程技术的发展，很多领域到需要用到这款软件进行包括数学计算、建模、仿真在内的工程应用，发展至今这一款软件已经日渐成熟，并且产生了很多的版本。

MATLAB软件主要有MATLAB和simulink两个部分，软件的基本数据单位是矩阵，矩阵和数组是这款软件的核心。软件使用的指令表达式与工程实际以及素质教育中的数学非常相似，因此在编程中理解起来简单易懂，另外这一软件还提供软件接入接口，所以平时使用的C语言等面向对象的编程语言也可以在这款软件使用。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：