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用电子技术最大化太阳能电池板输出功率

Nigel Smith?? 德州仪器?? 2013年04月28日 ?? 收藏0

太阳能离普通消费者的距离越来越近了，除了太阳能热水器，现在太阳能景观灯、太阳能屋顶、太阳能手机、太阳能路灯等应用也一个个走进我们的视野。但因太阳能电池低转换能效引起的高成本问题仍困扰著这一产业的发展。那么，除了材料技术以外，还有什么技术可用来提高太阳能电池板的转换能效呢？答案是有的。本文就将告诉你如何用充电稳压器来实现这一目标。

最初，TI 的线性充电稳压器bqTINY-III 系列只是设计用于通过一个 AC 适配器或 USB 端口为单体锂离子电池充电，然而，这些 IC 也非常适用于由太阳能板供电的应用。

太阳能电池通常是由 p-n 结组成的，p-n 结中入射光线能量（光子）通过导致电子和空穴的重新组合来产生电流。由于 p-n 结的特性类似于二极管的特性，因此我们通常以如图 1 中所示的电路作为太阳能电池特性的一个简化模型。

用电子技术最大化太阳能电池板输出功率

电流源 IPH 会产生一个和太阳能电池上的光量度成正比的电流。在没有负载连接的情况下，几乎所有产生的电流均流经二极管 D1，其正向电压决定了太阳能电池的开路电压 (VOC)。该电压会因不同类型太阳能电池的特性不同而有所差异，但是，对于大多数硅电池而言，这一电压都在 0.5V～0.6V 之间（这也是 p-n 结二极管的标准正向电压）。在实际太阳能电池应用中，并联电阻 RP 的漏电流很小。随着负载电流的增加，IPH 产生的大部分电流从二极管中流出来并进入负载。

对于大多数负载电流而言，这个过程对于输出电压仅有很小的影响。由于二极管的 I-V 特性会有轻微的变化，并且由于串联电阻 RS 的原因（其具有连接损耗）电压会稍有下降，但输出电压却保持大体恒定。然而，有时流经 D1 的电流太小，从而导致二极管偏置不够，并且二极管两端的电压会随着负载电流的增加而急剧下降。最后，如果所有产生的电流均只流经负载（而不流经二极管），则输出电压就会变为零。这个电流被称为太阳能电池的短路电流 (ISC)。ISC 和 VOC 都是定义太阳能电池工作性能的主要参数之一。

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