Однодиодная модель: фототок от освещённости, показатель идеальности n, температура; кривая I(V), мощность P(V), точка максимальной мощности.
Графики
О модели
Однодиодная модель фотоэлемента строит вольт-амперную характеристику I–V из фототока, задаваемого облучённостью, фактора идеальности диода n и температурной зависимости экспоненты диода. По I(V) симулятор строит мощность P(V) = I·V и отмечает точку максимальной мощности (MPP), где dP/dV = 0 на кривой мощности. Допущения: один сосредоточенный диод и типичное для учебных моделей представление последовательного и шунтового сопротивлений — без многопереходных ячеек, локального затенения и полной тепловой сети модуля. Меняйте облучённость, фактор n и температуру, чтобы увидеть ток короткого замыкания, напряжение холостого хода, коэффициент заполнения и сдвиг MPP на кривых I(V) и P(V).
Для кого: Промежуточные курсы по возобновляемой энергетике, полупроводниковым приборам и введению в фотовольтаику.
Ключевые понятия
ВАХ солнечного элемента
точка максимальной мощности
фототок
фактор идеальности
напряжение холостого хода
облучённость
Как это работает
Educational single-diode solar cell: I = Iᵖʰ − I₀(e^(V/nVₜ)−1) with photocurrent scaled by irradiance. Series/shunt resistances omitted for clarity; MPP is located numerically on the I–V sweep.
Основные формулы
Iᵖʰ ∝ G, Vₜ ≈ (kT/q)·n
Часто задаваемые вопросы
Почему рост облучённости в основном поднимает I_sc?
Фототок почти пропорционален числу поглощённых фотонов, поэтому ток короткого замыкания линейно следует за облучённостью. Напряжение холостого хода растёт лишь логарифмически с фототоком — ожидание удвоения V_oc при удвоении света противоречит экспоненте диода.
Что такое точка максимальной мощности?
Это смещение, при котором P = I·V максимальна — ни короткое замыкание (I макс., V=0), ни холостой ход (V макс., I=0). Контроллеры MPPT ищут этот «излом»; работа только в V_oc или I_sc даёт нулевую среднюю мощность в нагрузку.
Как температура обычно ухудшает характеристики?
Рост температуры обычно сильнее снижает V_oc, чем помогает току, сжимая прямоугольник мощности. Фактор n растягивает излом диода и может ухудшить коэффициент заполнения; однодиодные кривые лаборатории показывают эти качественные сдвиги без полного теплового даташита.