一种双玻双面太阳电池最佳安装倾角的预估方法与流程

本发明属于太阳能电池领域，具体的涉及一种考虑背板辐照度的双玻双面太阳电池最佳安装倾角的预估方法。

背景技术：

1、随着太阳电池技术的发展，人们对于太阳电池的性能提出新的要求，相较于传统的太阳电池，双玻双面太阳电池在电池背面增加了一层抗反射涂层和背部触点，而不是背部表面场，使得其前后表面都可以吸收太阳光，从而拥有了更高的输出功率，尤其是在地面反照率较高的地区。太阳追踪技术与双玻双面太阳电池的结合具有巨大的潜力，但目前尚缺乏使太阳追踪技术更好的应用于双面双玻太阳电池上的方法。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的以上问题，本发明提供一种考虑背板辐照度的双玻双面太阳电池最佳安装倾角的预估方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种双玻双面太阳电池最佳安装倾角的预估方法，其特征在于包括以下步骤：

4、s1，计算双玻双面太阳电池背板对于天空，阴影地面以及无阴影地面或后排组件的视角因数；

5、s2，计算平面直射辐照度与斜面直射辐照度之比；

6、s3,计算大气质量与水平面所接收到的辐照度；

7、s4，利用背板对于天空的视角因数计算得到背板所接收到的散射辐照度，利用背板对于阴影地面、无阴影地面或后排组件的视角因数计算得到背板所接收到的反射辐照度，通过平面直射辐照度与斜面直射辐照度之比得到直射辐照度，然后计算得到背板辐照度；

8、s5,计算双玻双面太阳电池前表面对于天空、阴影地面以及无阴影地面，或天空、阴影地面、无阴影地面以及前排组件的视角因数；

9、s6,利用前表面对于天空的视角因数计算得到前表面所接收到的散射辐照度，利用前表面的视角因数计算得到前表面所接收到的反射辐照度，通过平面直射辐照度与斜面直射辐照度之比得到直射辐照度，然后计算得到前表面辐照度；

10、s7，考虑正面和背面不同的转换效率，对电池的最佳安装倾角与方位角进行计算,

11、计算最佳安装倾角与方位角，

12、双玻双面太阳电池前后表面所接收到的总辐照度为：

13、g＝gf+gr

14、假设双玻双面太阳电池的前后表面的转换效率分别为η(f)与η(f)则前后表面光吸收对电池发电功率的贡献分别为：

15、p(f)＝η(f)gf，p(r)＝η(r)gr

16、式中，gf与gr分别为前后表面的总辐照度，之后根据此公式，双玻双面电池的总输出功率为：

17、p＝p(f)+p(r)＝η(f)gf+η(r)gr＝f(β，γ)

18、其中，组件的倾角β的范围为(0，π/2)，方位角γ的范围为(0，π)，这样就得到了一个有约束条件的关于总输出功率p的二元函数，对其求偏导即可通过计算得到使总输出功率最大的最佳安装倾角与方位角。

19、优选的，步骤(1)中，当所述双玻双面太阳电池为平地上的单排组件时，双玻双面太阳电池背板对于天空，阴影地面以及无阴影地面的视角因数分别为：

20、

21、

22、

23、式中，h为双面双玻太阳电池的长度，s为阴影长度，β为电池的倾角。

24、优选的，步骤(1)中，当所述双玻双面太阳电池为平地上的多排组件时，太阳电池的长度与倾角均相同，h为双面双玻太阳电池的长度，s为阴影长度，β为电池的倾角。其对于天空，阴影地面以及无阴影地面的视角因数分别为：

25、

26、

27、

28、其背板对于后排组件的视角因数为：

29、

30、优选的，步骤(2)中，平面直射辐照度与斜面直射辐照度之比：

31、组件面向正南，γ＝0时，

32、组件朝向除正南外任意方向，γ≠0时，

33、式中，为太阳光照射到双面双玻太阳电池的入射角，为天顶角，δ为赤纬角，为当地纬度，β为组件倾角的负值，ω为时角，γ为太阳方位角，γm为组件方位角。

34、优选的，步骤(3)中，

35、当太阳高度角大于30°时：

36、大气质量计算公式为

37、当太阳高度角小于30°时：

38、大气质量计算公式为am(αs)＝[1229+(614sinαs)2]1/2-614sinαs，

39、p为当地大气压，p0为标准大气压，t为环境温度，t0为标准大气温度，θz为天顶角；

40、之后利用大气质量计算太阳辐照度，波长为λ的单色光谱到达地面的法向辐照度为：

41、

42、iλ,0为大气层上界的太阳辐照度，pλ为单色光谱透明度；

43、之后从波长0到∞的整个波段积分，即可得到全色太阳辐照度：

44、

45、优选的，当所述双玻双面太阳电池为平地上的单排组件时，步骤(4)中，

46、小时散射辐照度与总辐照度的比值r为：

47、kt≤0.22，

48、0.22＜kt≤0.80，

49、kt＞0.80，

50、kt为小时清晰度指数,则背板的总辐照度为

51、

52、式中，ρλ,h为后排的太阳电池对于波长为λ的单色光谱的反照率。

53、优选的，当所述双玻双面太阳电池为平地上的多排组件时，步骤(4)中，背板的总辐照度为

54、

55、优选的，对于平地上的单排组件来说，步骤s5中，

56、其组件前方并没有被阴影所遮挡的地面，只需要计算前表面对于天空阴影地面以及无阴影地面的视角因数即可，分别为：

57、

58、优选的，对于多排组件来说，步骤s5中，

59、太阳电池的长度与倾角均相同，h为双面双玻太阳电池的长度，s为阴影长度，β为电池的倾角，则多排组件前表面对于天空，阴影地面以及无阴影地面的视角因数分别为：

60、

61、

62、

63、其前表面对于前排组件的视角因数为：

64、

65、优选的，步骤s6中，计算前表面的总辐照度

66、前表面的总辐照度为：

67、

68、本发明的有益技术效果如下：

69、本发明的目的是提供种双玻双面太阳电池最佳安装倾角的预估方法，双玻双面太阳电池背板的辐照度由三部分组成，分别是直射辐照度、散射辐照度与反射辐照度。利用平面直射辐照度与斜面直射辐照度之比可以计算得到背板所接收到的直射辐照度，利用背板对于天空的视角因数可以计算得到背板所接收到的散射辐照度，利用背板对于阴影地面，无阴影地面以及后排组件的视角因数可以计算得到背板所接收到的总反射辐照度，接下来利用大气质量随时间与经纬度的变化而变化的性质，以及不同时间太阳光谱的变化，可以对不同地点不同时间的双玻双面电池的背板辐照度进行预估，最后，由于太阳电池的前后表面到达空间电荷区的距离不同，因此前后表面的转换效率也有差距，将这一参数加入到方程中，可以更加综合地考虑双玻双面太阳电池的最佳倾角。

70、本发明的具体应用为：

71、可以用于指导双面双玻太阳电池的安装，便于在安装时寻找最佳倾角与最佳方位角；

72、以得到的双玻双面太阳电池的背板辐照度可以用于进一步对双面双玻太阳电池的工作温度与输出功率进行模拟；

73、可以用于开发适用于双面双玻太阳电池的太阳追踪系统。