一种薄膜电池输出的I-V特性拟合方法与流程

本发明涉及一种电池的i-v特性拟合方法，具体涉及一种薄膜电池输出的i-v特性拟合方法。
背景技术：
：薄膜太阳能电池和传统的硅基电池相比，具有节省材料成本，理论效率高和便于安装等优点而备受重视，被称为第二代光伏电池技术，是当前太阳能电池产业的主要发展方向之一。薄膜太阳能电池包括铜铟镓硒(cigs)光伏电池、cdte薄膜电池、a-si光伏电池和hit光伏电池等。第二代光伏电池从生产材料到制备工艺等均与硅基电池存在着较大差异，该差异导致其电流-电压(i-v)输出特性与硅基光伏模块不同，鉴于i-v曲线是光伏最大功率跟踪，故障检测和经济效益评估的必要前提，对其进行研究具有重要理论和现实意义。对于薄膜电池而言，由于描述其光伏电池i-v特性曲线的超越方程存在着5个未知参数，求解所有5个未知参数是给出薄膜光伏电池i-v特性曲线的必要前提。鉴于光伏电池数据手册只给定了4个已知条件，为此，一类方法是通过忽略rs或假定rp为无穷大，或预先给定a为常值，进而给出剩余4个未知参量的值。另一类方法是通过构造第5个方程，其中，比较典型的是假定rs或rp等于i-v曲线在开路电压点或短路电流点斜率的负倒数，或者通过推导温度系数与某一个未知参量解析式等手段，寻求光伏电池超越方程所有5个未知参量的解。此外，智能算法在光伏电池参数求解中的应用也很多。比如神经网络算法、粒子束优化算法等等。但是上述方法仅能给出薄膜电池超越方程所涉及的5个未知参数的解，无法直接给出i-v特性曲线，欲得到薄膜光伏电池的i-v特性，仍需以迭代等数值计算方法对已知参数的超越方程进行求解，而数值算法不仅仿真时间较长，且存在着对初值敏感等不足。另外，基于代数解析方程的薄膜光伏电池i-v特性曲线求解也有一些应用，但是代数解析求解方法需要实验测试数据的支撑或需引人迭代等数值辅助计算，方能达到一定的精度。因此，该类方法容易引入测量误差并且实现起来比较繁琐。针对上述问题，本发明提出一种通用、计算简单、精确度高的薄膜电池输出i-v特性曲线的直接拟合方法。技术实现要素：针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种薄膜电池输出的i-v特性拟合方法，无需求解超越方程和任何实测数据的薄膜电池输出的i-v特性拟合方法。为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种薄膜电池输出的i-v特性拟合方法，包括以下步骤：s1、根据薄膜电池的型号查找其数据手册，得到薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点；s2、根据薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点，建立直角坐标系，并计算薄膜电池的填充因子；s3、找到直角坐标系中最大功率点左右两侧的第一条bezier函数控制点和第二条bezier函数控制点；s4、根据两控制点与薄膜电池的最大功率点在直角坐标系的位置关系，分别构造左侧控制三角形和右侧控制三角形；s5、根据薄膜电池的填充因子，通过填充因子与长度比的线性关系，得到第一条bezier长度比和第二条bezier长度比；s6、根据第一条bezier长度比和左侧控制三角形，基于相似三角形，计算得到第一条bezier函数控制点的坐标；s7、根据第二条bezier长度比和右侧控制三角形，基于相似三角形，计算得到第二条bezier函数控制点的坐标；s8、根据第一条bezier函数控制点的坐标和第二条bezier函数控制点的坐标，基于bezier函数绘制bezier曲线，实现对薄膜电池输出的i-v特性的拟合。进一步地，步骤s2包括以下分步骤：s21、建立以电压为横轴和以电流为纵轴的直角坐标系，设置直角坐标系的原点为p0(0，0)，设置短路电流点在直角坐标系的位置为p1(0，isc)，设置最大功率点在直角坐标系的位置为p2(vm，im)，设置开路电压点在直角坐标系的位置为p3(voc，0)，其中，isc为短路电流值，vm为最大功率点对应的电压值，im为最大功率点对应的电流值，voc为开路电压值；s22、根据最大功率点对应的电压值vm、最大功率点对应的电流值im、短路电流值isc和开路电压值voc，计算薄膜电池的填充因子：其中，x为薄膜电池的填充因子。进一步地，步骤s3包括以下分步骤：s31、将短路电流点p1(0，isc)和开路电压点p3(voc，0)通过直线连接，得到线段ll；s32、过最大功率点p2(vm，im)做与线段ll平行的直线，得到平行线lc；s33、在平行线lc上，以最大功率点p2(vm，im)为分界点，找到分别位于最大功率点p2(vm，im)两侧的第一条bezier函数控制点和第二条bezier函数控制点。上述进一步方案的有益效果为：相比于其他方法，本发明基于短路电流点和开路电压点的平行线寻找控制点，使得物理含义明确，运算复杂度小，易于通过各型处理器执行。进一步地，步骤s4包括以下分步骤：s41、在平行线lc内侧找一点p0′，将p0′点、第一条bezier函数控制点和最大功率点p2(vm，im)之间采用直线连接，形成以p0′点为直角点的直角三角形，即左侧控制三角形；s42、在平行线lc内侧找一点p0″，将p0″点、最大功率点p2(vm，im)和第二条bezier函数控制点之间采用直线连接，形成以p0″点为直角点的直角三角形，即右侧控制三角形。进一步地，步骤s5中填充因子与长度比的线性关系的表达式为：y1＝-ax+by2＝-cx+d其中，y1为第一条bezier长度比，表征为第一条bezier函数控制点到薄膜电池的最大功率点的长度sc2与线段ll的长度s1的比值，y2为第二条bezier长度比，表征为第二条bezier函数控制点到薄膜电池的最大功率点的长度sd2与线段ll的长度s1的比值，x为薄膜电池的填充因子，a为第一比例系数，b为第一偏置量，c为第二比例系数，d为第二偏置量。进一步地，第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d的获取过程为：a1、根据不同类型的薄膜电池，绘制多条平行线lc；a2、设置步长因子，在每条平行线lc寻找以最大功率点为分界点的多个控制点；a3、计算每个控制点下的bezier曲线；a4、根据薄膜电池的数据手册，计算多条bezier曲线的平均误差，基于最小二乘法得到同类型的薄膜电池中平均误差最小的bezier曲线；a5、根据同类型的薄膜电池中平均误差最小的bezier曲线，得到同类型的薄膜电池的最优控制点；a6、将每条平行线lc上左侧最优控制点到最大功率点的直线距离与短路电流点到开路电压点的直线距离的比值表征为y1；a7、将每条平行线lc上右侧最优控制点到最大功率点的直线距离与短路电流点到开路电压点的直线距离的比值表征为y2；a8、采用最小二乘法的拟合算法，得到y1、y2与填充因子x的线性关系，即得到第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d。进一步地，薄膜电池包括：a-si光伏电池、hit光伏电池、cigs光伏电池和cdte薄膜电池；所述a-si光伏电池的第一比例系数a为0.5639、第一偏置量b为0.5342、第二比例系数c为0.3928、第二偏置量d为0.4479；所述hit光伏电池的第一比例系数a为0.5532、第一偏置量b为0.5298、第二比例系数c为0.4085、第二偏置量d为0.4579；所述cigs光伏电池的第一比例系数a为0.5426，第一偏置量b为0.5194，第二比例系数c为0.3846，第二偏置量d为0.442；所述cdte薄膜电池的第一比例系数a为0.8057，第一偏置量b为0.6716，第二比例系数c为0.5386，第二偏置量d为0.5282。上述进一步方案的有益效果为：(1)、找出了误差最小时拟合曲线控制点的位置分布随薄膜电池填充因子的变化规律，得到y1、y2与x的函数关系，进而确定最优的控制点坐标，拟合得到误差极小的薄膜电池输出的i-v特性曲线；(2)、在平行线lc选择控制点，y1、y2与x的函数关系有明确的物理含义，通过y1、y2与x的函数关系进行计算的时候不需要进行iv量纲转换。进一步地，步骤s6中第一条bezier函数控制点的坐标的计算公式为：vc＝vm-y1vocic＝im+y1isc其中，vc为第一条bezier函数控制点的横坐标，ic为第一条bezier函数控制点的纵坐标，y1为第一条bezier长度比，vm为最大功率点对应的电压值，im为最大功率点对应的电流值，voc为开路电压值，isc为短路电流值；步骤s7中第二条bezier函数控制点的坐标的计算公式为：vd＝vm+y2vocid＝im-y2isc其中，vd为第二条bezier函数控制点的横坐标，id为第二条bezier函数控制点的纵坐标，y2为第二条bezier长度比，vm为最大功率点对应的电压值，im为最大功率点对应的电流值，voc为开路电压值，isc为短路电流值。进一步地，步骤s8包括以下分步骤：s81、采用第一条bezier函数控制点的坐标，基于2阶bezier函数，以短路电流点为起点，以最大功率点为终点，绘制第一条薄膜电池输出的i-v特性曲线；s82、采用第二条bezier函数控制点的坐标，基于2阶bezier函数，以最大功率点为起点，以开路电压点为终点，绘制第二条薄膜电池输出的i-v特性曲线；s83、将第一条薄膜电池输出的i-v特性曲线和第二条薄膜电池输出的i-v特性曲线拼接，得到薄膜电池输出的i-v特性曲线。上述进一步方案的有益效果为：由上述内容可知，第一条bezier函数控制点的坐标、最大功率点和第二条bezier函数控制点的坐标均在平行线lc上，使得2条bezier曲线在拼接点处的一阶导数相等，保证绘制的左右两侧薄膜电池i-v特性bezier曲线在最大功率点处的平滑连接。综上，本发明的有益效果为：本发明提出了一种仅需要根据薄膜电池的型号查找其数据手册，获取该型号的基本数据，无需求解超越方程和任何实测数据，以2条2阶bezier函数分别对薄膜电池输出i-v特性曲线最大功率点左、右两侧进行拟合的简单方法，既能保证2条2阶bezier函数在最大功率点处的平滑连接，同时确保拟合曲线通过开路电压、短路电流和最大功率三个关键点；并探索2条bezier函数控制点的最佳位置，找出bezier函数控制点位置与薄膜电池填充因子之间的线性关系，进而，依据该线性关系，得到控制点的坐标，通过bezier函数绘制bezier曲线，实现对薄膜电池输出i-v特性的拟合。附图说明图1为一种薄膜电池输出的i-v特性拟合方法的流程图；图2为构造第一条bezier函数控制点的示意图；图3为构造第二条bezier函数控制点的示意图；图4为a-si光伏电池最佳控制点位置长度比与填充因子的拟合关系示意图；图5为采用7种a-si光伏电池对选取最佳的不同位置控制点的拟合结果的示意图；图6为boscha-si80光伏电池进行拟合的结果示意图；图7为vbhn235光伏电池进行拟合的结果示意图；图8为a-si135w光伏电池进行拟合的结果示意图；图9为st40光伏电池进行拟合的结果示意图；图10为hit光伏电池最佳控制点位置长度比与填充因子的拟合关系示意图；图11为采用11种hit光伏电池对选取最佳的不同位置控制点的拟合结果的示意图；图12为190da3光伏电池进行拟合的结果示意图；图13为280nje光伏电池进行拟合的结果示意图；图14为h552be光伏电池进行拟合的结果示意图；图15为195be11光伏电池进行拟合的结果示意图；图16为j54be2光伏电池进行拟合的结果示意图；图17为cigs光伏电池最佳控制点位置长度比与填充因子的拟合关系示意图；图18为采用7种cigs光伏电池对选取最佳的不同位置控制点的拟合结果的示意图；图19为linion90f光伏电池进行拟合的结果示意图；图20为4.4光伏电池进行拟合的结果示意图；图21为ms125gg光伏电池进行拟合的结果示意图；图22为ge-cigs130光伏电池进行拟合的结果示意图；图23为cdte薄膜电池最佳控制点位置长度比与填充因子的拟合关系示意图；图24为采用7种cdte薄膜电池对选取最佳的不同位置控制点的拟合结果的示意图；图25为sp-027薄膜电池进行拟合的结果示意图；图26为rsi-210w薄膜电池进行拟合的结果示意图；图27为cx3pro100/3薄膜电池进行拟合的结果示意图；图28为xrd-144薄膜电池进行拟合的结果示意图。具体实施方式下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本
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的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本
技术领域：
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。因为不同类型的光伏电池的工作机理和输出特性曲线(i-v曲线)不同，最新研究成果和目前已有的光伏电池建模方法的技术方案都已经充分证明：现有的建模方法对于不同的类型的光伏电池而言，并没有任何一种对所有类型光伏电池都能给出同样高的精度的建模方法，也就是说没有对所有类型光伏电池都适用的建模方法。为此，本发明针对光伏电池中薄膜电池给出了通用的建模和拟合的方法。不同类型的光伏电池的开路电压、短路电流和最大功率点电压、电流值都不同，同时，即使是同一种类型的薄膜电池，比如a-si光伏电池、hit光伏电池、cigs光伏电池和cdte薄膜电池的开路电压、短路电流和最大功率点电压、电流值都有区别。上述参数不同所以填充因子x也不同；本发明通过研究y1、y2与x之间通用的最优的函数关系，得到一种基于填充因子与长度比的线性关系的薄膜电池输出的i-v特性拟合方法，其详细过程如下：如图1所示，一种薄膜电池输出的i-v特性拟合方法，包括以下步骤：s1、根据薄膜电池的型号查找其数据手册，得到薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点；s2、根据薄膜电池的短路电流点、最大功率点和开路电压点，建立直角坐标系，并计算薄膜电池的填充因子；如图2～3所示，步骤s2包括以下分步骤：s21、建立以电压为横轴和以电流为纵轴的直角坐标系，设置直角坐标系的原点为p0(0，0)，设置短路电流点在直角坐标系的位置为p1(0，isc)，设置最大功率点在直角坐标系的位置为p2(vm，im)，设置开路电压点在直角坐标系的位置为p3(voc，0)，其中，isc为短路电流值，vm为最大功率点对应的电压值，im为最大功率点对应的电流值，voc为开路电压值；s22、根据最大功率点对应的电压值vm、最大功率点对应的电流值im、短路电流值isc和开路电压值voc，计算薄膜电池的填充因子：其中，x为薄膜电池的填充因子。s3、找到直角坐标系中最大功率点左右两侧的第一条bezier函数控制点和第二条bezier函数控制点；步骤s3包括以下分步骤：s31、将短路电流点p1(0，isc)和开路电压点p3(voc，0)通过直线连接，得到线段ll；s32、过最大功率点p2(vm，im)做与线段ll平行的直线，得到平行线lc；s33、在平行线lc上，以最大功率点p2(vm，im)为分界点，找到分别位于最大功率点p2(vm，im)两侧的第一条bezier函数控制点(图2中的pc(vc，ic))和第二条bezier函数控制点(图3中的pd(vd，id))。s4、根据两控制点与薄膜电池的最大功率点在直角坐标系的位置关系，分别构造左侧控制三角形和右侧控制三角形；步骤s4包括以下分步骤：s41、在平行线lc内侧找一点p0′，将p0′点、第一条bezier函数控制点和最大功率点p2(vm，im)之间采用直线连接，形成以p0′点为直角点的直角三角形，即左侧控制三角形；s42、在平行线lc内侧找一点p0″，将p0″点、最大功率点p2(vm，im)(即附图说明中的pm)和第二条bezier函数控制点之间采用直线连接，形成以p0″点为直角点的直角三角形，即右侧控制三角形。s5、根据薄膜电池的填充因子，通过填充因子与长度比的线性关系，得到第一条bezier长度比和第二条bezier长度比；步骤s5中填充因子与长度比的线性关系的表达式为：y1＝-ax+by2＝-cx+d其中，y1为第一条bezier长度比，表征为第一条bezier函数控制点到薄膜电池的最大功率点的长度sc2与线段ll的长度s1的比值，y2为第二条bezier长度比，表征为第二条bezier函数控制点到薄膜电池的最大功率点的长度sd2与线段ll的长度s1的比值，x为薄膜电池的填充因子，a为第一比例系数，b为第一偏置量，c为第二比例系数，d为第二偏置量。第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d的获取过程为：a1、根据不同类型的薄膜电池，绘制多条平行线lc；a2、设置步长因子，在每条平行线lc寻找以最大功率点为分界点的多个控制点；a3、计算每个控制点下的bezier曲线；a4、根据薄膜电池的数据手册，计算多条bezier曲线的平均误差，基于最小二乘法得到同类型的薄膜电池中平均误差最小的bezier曲线；a5、根据同类型的薄膜电池中平均误差最小的bezier曲线，得到同类型的薄膜电池的最优控制点；a6、将每条平行线lc上左侧最优控制点到最大功率点的直线距离与短路电流点到开路电压点的直线距离的比值表征为y1；a7、将每条平行线lc上右侧最优控制点到最大功率点的直线距离与短路电流点到开路电压点的直线距离的比值表征为y2；a8、采用最小二乘法的拟合算法，得到y1、y2与填充因子x的线性关系，即得到第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d。薄膜电池包括：a-si光伏电池、hit光伏电池、cigs光伏电池和cdte薄膜电池；所述a-si光伏电池的第一比例系数a为0.5639、第一偏置量b为0.5342、第二比例系数c为0.3928、第二偏置量d为0.4479；所述hit光伏电池的第一比例系数a为0.5532、第一偏置量b为0.5298、第二比例系数c为0.4085、第二偏置量d为0.4579；所述cigs光伏电池的第一比例系数a为0.5426，第一偏置量b为0.5194，第二比例系数c为0.3846，第二偏置量d为0.442；所述cdte薄膜电池的第一比例系数a为0.8057，第一偏置量b为0.6716，第二比例系数c为0.5386，第二偏置量d为0.5282。s6、根据第一条bezier长度比和左侧控制三角形，基于相似三角形，计算得到第一条bezier函数控制点的坐标；步骤s6中第一条bezier函数控制点的坐标的计算公式为：vc＝vm-y1vocic＝im+y1isc其中，vc为第一条bezier函数控制点的横坐标，ic为第一条bezier函数控制点的纵坐标，y1为第一条bezier长度比，vm为最大功率点对应的电压值，im为最大功率点对应的电流值，voc为开路电压值，isc为短路电流值；s7、根据第二条bezier长度比和右侧控制三角形，基于相似三角形，计算得到第二条bezier函数控制点的坐标；步骤s7中第二条bezier函数控制点的坐标的计算公式为：vd＝vm+y2vocid＝im-y2isc其中，vd为第二条bezier函数控制点的横坐标，id为第二条bezier函数控制点的纵坐标，y2为第二条bezier长度比，vm为最大功率点对应的电压值，im为最大功率点对应的电流值，voc为开路电压值，isc为短路电流值。s8、根据第一条bezier函数控制点的坐标和第二条bezier函数控制点的坐标，基于bezier函数绘制bezier曲线，实现对薄膜电池输出的i-v特性的拟合。步骤s8包括以下分步骤：s81、采用第一条bezier函数控制点的坐标，基于2阶bezier函数，以短路电流点为起点，以最大功率点为终点，绘制第一条薄膜电池输出的i-v特性曲线；s82、采用第二条bezier函数控制点的坐标，基于2阶bezier函数，以最大功率点为起点，以开路电压点为终点，绘制第二条薄膜电池输出的i-v特性曲线；s83、将第一条薄膜电池输出的i-v特性曲线和第二条薄膜电池输出的i-v特性曲线拼接，得到薄膜电池输出的i-v特性曲线。步骤s81中的第一条薄膜电池输出的i-v特性曲线的具体形式为：所述步骤s82中的第二条薄膜电池输出的i-v特性曲线的具体形式为：其中，为第一条薄膜电池输出的i-v特性曲线，为第二条薄膜电池输出的i-v特性曲线，为的第i个控制点的坐标，为的第i个控制点的坐标，m为bezier函数的阶数，m＝2，为第一条薄膜电池输出的i-v特性曲线的起点，即短路电流点，为第一条bezier函数控制点，为第一条薄膜电池输出的i-v特性曲线的终点，即最大功率点，为第二条薄膜电池输出的i-v特性曲线的起点，即最大功率点，为第二条bezier函数控制点，为第二条薄膜电池输出的i-v特性曲线的终点，即开路电压点，t为函数调节因子，t∈[0，1]。a-si光伏电池的第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d的具体参数得到过程，论述如下：由于不同的a-si光伏电池具有不同的填充因子x，本发明通过如下过程得到得到y1、y2与x的函数关系：针对bin430w、tm115tf、拓阳新能源、scg60-hv-l、skalab140、vs10l2p78和generalsolar共7种不同厂家和型号的a-si光伏电池做了i-v特性实验，测量每种电池的y1和y2，得到如图4所示的14个数据点，其中，圈型数据点为7种a-si光伏电池的(x，y2)点，星型数据点为7种a-si光伏电池的(x，y1)点，根据7种不同a-si光伏电池i-v特性的拟合结果，得到误差最小时拟合曲线控制点的位置分布随a-si光伏电池填充因子的变化规律，得到y1、y2与x的函数关系。实验证明1：以获得的a-si光伏电池的填充因子与长度比的线性关系y1＝-0.5639x+0.5342、y2＝-0.3928x+0.4479，采用本方法去拟合上述7种a-si光伏电池，以及boscha-si80、vbhn235、a-si135w、st40共11种a-si光伏电池输出的i-v特性，其实测结果与拟合效果的数据的误差如表1所示，其中，拟合的7种a-si光伏电池的输出特性，给出了拟合结果和i-v特性实测结果的曲线图，如图5所示：表1本发明拟合误差型号/厂家emax(％)eav(％)1bin430w1.910.962tm115tf1.210.773拓阳新能源1.340.834scg60-hv-l1.670.545skalab1401.730.566vs10l2p781.310.637generalsolar1.190.628boscha-si801.390.579vbhn2351.840.4310a-si135w1.730.9311st401.830.69其中，拟合boscha-si80、vbhn235、a-si135w、st40共4种a-si光伏电池输出的i-v特性，绘制了拟合结果和i-v特性实测结果的曲线图，将拟合结果和i-v特性实测结果进行对照，对照结果如图6至9所示，从上述各图可看出本方法拟合的a-si光伏电池输出的i-v特性与实测的a-si光伏电池输出的i-v特性曲线几乎是重叠的，通过表1可知，表1中a-si光伏电池的输出特性拟合的最大相对误差分别为1.91％、1.21％、1.34％、1.67％、1.73％、1.31％、1.19％、1.39％、1.84％、1.73％、1.83％，平均误差分别为0.96％、0.77％、0.83％、0.54％、0.56％、0.63％、0.62％、0.57％、0.43％、0.93％和0.69％，效果极佳。hit光伏电池的第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d的具体参数得到过程，论述如下：由于不同的hit光伏电池具有不同的填充因子x，为了得到y1、y2与x的函数关系，针对hip-214nkhe5、hit-240hde4、hip-195bke1、hip-190ne1、hip-6219e、hit-n220a01、hip-210nhe5、hip-205ba19、hip-215hde1、hip-5618和hip-h552bi共计11种hit光伏电池做了i-v特性实验，测量每种电池的y1和y2，得到了如图10所示的22个数据点，其中圈型数据点为11种hit光伏电池的(x，y2)点，星型数据点为11种hit光伏电池的(x，y1)点，分别经过线性拟合，便得到y1、y2与x的函数关系。实验证明2：以获得的hit光伏电池的填充因子与长度比的线性关系y1＝-0.5532x+0.5298、y2＝-0.4085x+0.4579，采用本方法用于拟合上述共计11种hit光伏电池的输出特性，与实测的hit光伏电池的输出特性的误差如表2所示，并将拟合结果和i-v特性实测结果进行对照，对照结果如图11所示。表2型号wmax(％)wav(％)hip-214nkhe51.750.81hit-240hde41.940.67hip-195bke11.120.24hip-190ne11.230.51hip-6219e1.440.53hit-n220a011.350.42hip-210nhe51.820.66hip-205ba191.290.44hip-215hde11.610.68hip-56181.270.33hip-h552bi1.320.27其中，wmax为拟合hit电池结果的最大相对误差，wav为拟合hit电池结果的平均相对误差。由表2可知，利用本方法对11种不同hit电池拟合结果中，最大相对误差均小于1.94％，最大平均相对误差小于0.81％，拟合效果较好。本实施例将上述方案运用于拟合190da3、280nje、h552be、195be11、j54be2共5种新的hit电池的输出特性，其与实测的hit电池的输出特性的误差如表3所示，同时，绘制了与实测的hit电池的输出特性曲线的对比图，如图12～16所示：表3型号wmax(％)wav(％)190da31.720.63280nje1.750.27h552be1.340.52195be111.290.48j54be21.550.35由表3结果可知，利用本发明构建的填充因子与长度比的线性关系，对5种hit电池的输出特性拟合结果的最大相对误差分别为1.72％，1.75％，1.34％，1.29％和1.55％。平均相对误差分别为o.63％，0.27％，0.52％，0.48％和0.35％。最大相对误差小于1.75％，平均相对误差小于0.63％，满足工程实际的精度需求，验证了本方法的可靠性和正确性，同时，由如图12～16所示，绘制的与实测的hit电池的输出特性曲线的对比图，可知，本方法拟合的hit电池的输出特性曲线与实测基本一致，拟合效果好。cigs光伏电池的第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d的具体参数得到过程，论述如下：由于不同的cigs光伏电池具有不同的填充因子x，为了得到y1、y2与x的函数关系，针对flex100、ss1114140k、sp3s-220、cdf-1000e1、cigs-3000a1、cigs-1000f和skala140共计7种cigs光伏电池做了i-v特性实验，测量每种电池的y1和y2，得到了如图17所示的14个数据点，其中圈型数据点为7种cigs光伏电池的(x，y2)点，星型数据点为7种cigs光伏电池的(x，y1)点，分别经过线性拟合，便得到y1、y2与x的函数关系。实验证明3：以获得的cigs光伏电池的填充因子与长度比的线性关系y1＝-0.5426x+0.5194、y2＝-0.3846x+0.442用于拟合flex100、ss1114140k、sp3s-220、cdf-1000e1、cigs-3000a1、cigs-1000f和skala140共计7种cigs光伏电池的输出特性，与实测的cigs光伏电池的输出特性的误差如表4所示，并将拟合结果和i-v特性实测结果进行对照，对照结果如图18所示。表4型号wmax(％)wav(％)flex1001.090.91ss1114140k1.580.43sp3s-2201.410.63cdf-1000e11.730.72cigs-3000a11.620.73cigs-1000f1.360.46skala1401.190.54由表4可知，利用本方法对7种不同cigs光伏电池拟合结果中，最大相对误差均小于1.58％，最大平均相对误差小于0.91％，拟合效果较好。还将获得cigs光伏电池的填充因子与长度比的线性关系，采用本方法用于拟合：linion90f、4.4、ms125gg和ge-cigs130共计4种新的cigs光伏电池，其与实测的cigs光伏电池的输出特性的误差如表5所示，同时，绘制了与实测的cigs光伏电池的输出特性曲线的对比图，如图19～22所示：表5由表5结果可知，利用本发明构建的填充因子与长度比的线性关系，对4种cigs光伏电池的输出特性拟合结果的最大相对误差分别为1.56％，1.94％，1.12％和1.67％。平均相对误差分别为0.43％，0.72％，0.51％和0.69％。最大相对误差小于1.94％，平均相对误差小于0.72％，满足工程实际的精度需求，验证了本方法的可靠性和正确性，同时，由如图19～22所示，绘制的与实测的cigs光伏电池的输出特性曲线的对比图，可知，本方法拟合的cigs光伏电池的输出特性曲线与实测基本一致，拟合效果好。cdte薄膜电池的第一比例系数a、第一偏置量b、第二比例系数c和第二偏置量d的具体参数得到过程，论述如下：由于不同的cdte薄膜电池具有不同的填充因子x，为了得到y1、y2与x的函数关系，针对cts260、fs55、av70、ab65、atf50、apollo980和cx50共计7种cdte薄膜电池做了i-v特性实验，测量每种电池的y1和y2，得到了如图23所示的14个数据点，其中圈型数据点为7种cdte薄膜电池的(x，y2)点，星型数据点为7种cdte薄膜电池的(x，y1)点，分别经过线性拟合，便得到y1、y2与x的函数关系。实验证明4：以获得的cdte薄膜电池的填充因子与长度比的线性关系y1＝-0.8057x+0.6716、y2＝-0.5386x+0.5282，采用本方法用于拟合cts260、fs55、av70、ab65、atf50、apollo-980和cx50共计7种cdte薄膜电池，与实测的cdte薄膜电池的输出特性的误差如表6所示，并将拟合结果和i-v特性实测结果进行对照，对照结果如图24所示。表6型号wmax(％)wav(％)cts-2601.040.25fs-551.080.45av701.320.62ab-651.590.90atf501.470.53apollo-9801.800.47cx-501.060.21由表6可知，利用本方法对7种不同cdte薄膜电池拟合结果中，最大相对误差均小于1.80％，最大平均相对误差小于0.90％，拟合效果较好。还将获得cdte薄膜电池的填充因子与长度比的线性关系用于拟合：sp-027、rsi-210w、cx3pro100/3和xrd-144共计4种新的cdte薄膜电池，其与实测的cdte薄膜电池的输出特性的误差如表7所示，同时，绘制了与实测的cdte薄膜电池的输出特性曲线的对比图，如图25～28所示：表7sp-027rsi-210wcx3pro100/3xrd-144emax(％)1.581.771.270.98eav(％)0.610.930.540.36由表7结果可知，利用本发明构建的填充因子与长度比的线性关系，采用本方法对4种cdte薄膜电池的输出特性拟合结果的最大相对误差分别为1.58％，1.77％，1.27％和0.98％。平均相对误差分别为0.61％，0.93％，0.54％和0.36％。最大相对误差小于1.77％，平均相对误差小于0.93％，满足工程实际的精度需求，验证了本方法的可靠性和正确性，同时，由如图25～28所示，绘制的与实测的cdte薄膜电池的输出特性曲线的对比图，可知，本方法拟合的cdte薄膜电池的输出特性曲线与实测基本一致，拟合效果好。本发明通过薄膜电池的型号，获取该型号给出的短路电流点、最大功率点和开路电压点的数据，构建一种准确的薄膜电池输出特性曲线建模方法，以2条2阶bezier函数对薄膜电池特性曲线最大功率点左、右两侧分别建模，保证了建模结果通过特性曲线的开路电压，短路电流和最大功率点，通过在平行于短路电流和开路电压点连线的平行线上选取bezier函数控制点的方法，实现了2条bezier曲线的平滑连接，给出了4种类型的薄膜电池的最佳控制点位置长度比与填充因子的拟合关系，以实测值作为基准，对最佳拟合效果时bezier函数控制点位置分布规律进行验证，；最后，利用新类型的4种类型的薄膜电池分别对各自类型构建的填充因子与长度比的线性关系进行验证，并对结果精度进行了对比分析。结果表明，采用本方法拟合得到薄膜电池的输出特性，其最大相对误差小于2％，平均相对误差均小于1％，验证了本方法的简单性和准确性。当前第1页12