摘要：從太陽能電池數學模型出發，利用MATLAB/Simulink工具箱建立了太陽能電池的仿真模型，對影響太陽能電池輸出性能因素(工作溫度、光照強度)進行了仿真分析。仿真結果表明：太陽能電池輸出特性呈非線性，相同光照強度下，環境溫度升高，太陽能開路電壓降低，輸出最大功率值減小，其性能在逐漸減弱。相同環境溫度下，光照強度提高，開路電壓升高，輸出最大功率值增加，太陽能電池輸出性能提高。

　　關鍵詞：MATLAB/Simulink;太陽能電池;輸出性能;仿真

　　0引言

　　隨著世界人口總量的不斷攀升，各個國家為了解決經濟發展和社會需求問題，不斷在積極尋找新型的能源以減少開采地球所蘊藏的煤、石油和天然氣等化石燃料。對于這些有限的化石能源來說，無限制地開采有朝一日必將導致它們的枯竭[1]。大量地使用化石燃料，對全球的環境和生態系統也會造成嚴重的破壞和污染。隨著科學技術的進步，在目前的新型能源利用方式中，通過太陽能發電已經取得一定的突破發展，相比于風能、潮汐能等新能源，太陽能不受地形環境的影響，是取之不竭，用之不盡的清潔能源，合理利用太陽能發電，不僅能減緩化石燃料的開采速度，也有助于環境的保護[2]。

　　因此，太陽能在今后能源體系中必將占有一席之地。太陽能電池在發電工作中，會將光能轉變為電能，其輸出性能不僅會受到光照強度的影響，而且也會受到工作溫度等其他因素的影響[3]。因此，利用Matlab/Simulink軟件建立太陽能電池仿真模型，研究太陽能電池的輸出性能，通過仿真得到其輸出特性曲線，并分析其在不同外界環境因素下能夠輸出的最大功率點，對今后太陽能電池的發展以及實現在最大功率點工作具有理論借鑒意義。

　　1太陽能電池的工作原理

　　太陽能電池是一種將光能直接轉變為電能的清潔能源發電裝置[4]，以硅元素作為半導體材料的太陽能電池為例，其工作原理是利用半導體P-N結的光生伏特效應。所謂光生伏特效應就是當光線照射到物體表面上時，物體內部產生電子與空穴對，電子進入半導體的N區，空穴對進入半導體的P區，這樣就使N區聚集了大量的電子，P區聚集了過剩的空穴對，打破了物體內原本的電荷分布狀態，使P區帶正電荷，N區帶負電荷，讓兩區之間產生了電動勢與電流，進而實現光到電的能量轉換[5-6]。

　　太陽能電池的開路電壓隨工作溫度升高而降低的同時，輸出的最大功率值也在逐漸減少。光照強度溫度對太陽能電池輸出特性的影響設置工作溫度為25℃，設置光照強度分別為600W/m2、800W/m2、1000W/m2、1200W/m2，得到不同光照強度下的太陽能電池輸出特性曲線，不同光照強度下的電壓-電流曲線可以看出，不同光照強度下的短路電流Isc值隨著光照強度的提高而逐漸增加，同時太陽能電池的開路電壓值VOC也隨光照強度的提高逐漸增加。

　　不同光照強度下的P-V曲線可以得到，隨著光照強度的提高，太陽能電池的輸出最大的功率值不斷提高，相同開路電壓值下，隨著光照強度提升，輸出功率值就越高。太陽能電池是一個非線性輸出的清潔能源發電裝置，其輸出性能不僅受到材料特性、自身參數的影響，而且還與工作時的環境溫度、光照強度等外部因素有著密切關系。

　　工業論文投稿期刊：《山東工業技術》是工業論文投稿期刊，雜志1988年濟南市創刊，立足山東，從現代經濟和信息的視角，關注工業領域的科技創新、新成果和新技術的應用。雜志現以半月刊周期發行。

　　以工作溫度、光照強度作為太陽能電池輸出特性的影響因素，建立太陽能電池模型，仿真時將兩者的參數值按照梯度變化，得到不同工作溫度下、不同光照強度下的P-V與I-V輸出特性曲線，通過與太陽能電池制造商提供的參數進行對比，驗證了本模型的適用性與合理性。可為后續太陽能電池理論與技術的研究提供依據。

　　參考文獻：

　　[1]張瀚月.光伏/燃料電池/蓄電池聯合發電系統研究[D].成都:西南交通大學，2014.

　　[2]吳成坤.太陽能光伏模塊電氣特性的數學建模與仿真[J].山東工業技術，2015(6):86.

　　[3]邢廣成，陳芳.太陽能光伏電池建模及仿真研究[J].船電技術，2019，39(02):27-29.

　　[4]湯坤，嚴利民.基于物理特性的光伏電池建模仿真及驗證[J].工業控制計算機，2020，33(02):68-69

　　作者：袁文龍a，馬凡b