晶硅组件模型中的光照依赖分流电阻

在经典的单二极管参数提取中，分流电阻（ $R_{s h}$ ）通常通过短路电流（ $I_{S C}$ ）附近的I–V曲线斜率来估算：

\frac{Δ I}{Δ V} \approx \frac{1}{R_{sh}}

对于单晶硅（c-Si）电池，这种方法通常是有效的。

然而，对于由多个串联电池组成的组件，这种解释可能会产生误导。

Harder和Garcia（IEEE PVSC-52, 2024）对TOPCon晶硅组件进行了详细的温度和辐照度依赖性表征，证明了De Soto和PVsyst参数化中常用的光照依赖分流电阻并不对应于组件中的物理分流机制。相反，它源于串联串中的电池失配和反偏行为。

本技术说明总结了他们的研究发现及其对SunSolve晶硅组件建模的影响。

实际观测结果

在多个辐照度水平下评估组件闪光测量时：

$I_{S C}$ $I_{S C}$ 与中间电压区间之间的I–V曲线斜率：
- 随辐照度增加。
- 可参数化为表观分流电导。
因此，De Soto和PVsyst引入了：
- 组件模型中与辐照度相关的Rsh项。

这种方法与测量到的 $I_{S C}$ 附近斜率能产生合理的吻合——但其物理解释值得商榷。

Harder和Garcia（2024）的主要发现

1. I_SC附近的斜率主要由电池失配决定

作者表明，组件中 $I_{S C}$ 附近的斜率主要由以下原因引起：

电池间的电流失配，
较弱电池的反偏特性，
闪光测试中的光照不均匀性，
与旁路二极管的相互作用。

重要的是：

I–V曲线从失配主导区域急剧过渡到指数二极管区域。
真正的分流会产生平滑、连续的效应，包括在MPP附近。
测量曲线表明，MPP区域在很大程度上不受任何强分流机制的影响。

这表明 $I_{S C}$ 附近的斜率并不代表等效电路意义上的物理分流电阻。

2. 强制使用表观分流会导致其他参数失真

如果将 $I_{S C}$ 附近的斜率解释为 $R_{s h}$ ：

提取的分流电阻会变得人为偏低。
模型会预测过大的填充因子损失。
为了补偿：
- 理想因子被降低到非物理值（例如 < 1）。
- 引入与温度相关的理想因子调整（例如PVsyst的μGamma）。

Harder和Garcia表明，如果将失配引起的斜率排除在分流确定之外，这些补偿是不必要的。

3. 固定的高R_sh能产生更好的结果

使用：

物理一致的理想因子，
遵循预期温度依赖性的饱和电流，
固定（高） $R_{s h}$ ，
简单的串联电阻处理，

作者实现了：

与测量效率更好的吻合，
改善的温度一致性，
无需与温度相关的理想因子。

结论是，光照依赖的分流参数化对于再现晶硅组件行为并非必要。

对SunSolve（晶硅组件）的影响

对于晶硅组件：

与能量产出相关的区域是MPP附近，而非 $I_{S C}$ 附近。
$I_{S C}$ 附近由失配驱动的斜率行为对运行发电量的影响可以忽略不计。
引入与辐照度相关的 $R_{s h}$ $R_{s h}$ 可能会：
- 导致弱光预测失真，
- 偏移温度系数，
- 在不同数据集之间造成参数不稳定性。

因此，对于晶硅组件：

不应从 $I_{S C}$ 附近的组件IV曲线斜率中提取分流电阻。
参数拟合应优先考虑与MPP相关的电流范围。
理想因子应保持物理意义。
除非有独立的依据，否则应避免使用人为的补偿温度项。

请注意，SunSolve在单个太阳能电池级别应用等效电路模型。然后根据组件布局连接这些电池，并用SPICE求解最终的IV曲线。因此，导致斜率产生的效应在SunSolve中得到了再现。

适用范围和技术考量

本技术说明专门适用于：

晶硅（c-Si）组件，包括TOPCon。

对于其他技术，情况可能有所不同。

在某些非硅器件中（例如薄膜、钙钛矿、叠层或已知存在泄漏机制的器件）：

可能存在真正的光照依赖泄漏通道。
体内或界面相关的分流机制可能与光照耦合。
分流项可能具有更强的物理相关性。

因此：

Harder和Garcia的结论不应自动推广到晶硅组件之外。
针对特定技术的验证仍然至关重要。

关键要点