遍对于太阳能电池关注，近十几年来，随着世界能源短缺和环境污染等问题日趋严重，太 阳能电池的清洁性、安全性、长寿命，免维护以及资源可再生性等优点更加显现。由于单 个太阳能电池功率极小，所以在实际应用中是将许多单个太阳电池经过串、并联组合并进 行封装后构成太阳电池组件使用。光伏阵列就是由许多太阳电池组件经过相应的串、并联 后构成。

硅太阳能电池的结构及工作原理：硅太阳能电池的外形及基本结构如图2-1。基本材 料为P型单晶硅，厚度为0。3—0。5mm 左右。上表面为N+型区，构成一个PN＋结。顶区表面 有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。上下电极分别与N＋区和P区形成欧姆接触，整 个上表面还均匀覆盖着减反射膜。当入发射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅 中，能量大于硅禁带宽度的光子在N+区，PN＋结空间电荷区和P区中激发出光生电子—— 空穴对。各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。光生 电子留于N＋区，光生空穴留于P区，在PN＋结的两侧形成正负电荷的积累，产生光生电压， 此为光生伏打效应。当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P区经负载流至N＋区，负载 中就有功率输出。

太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。靠近顶区的光生电流对短波长的紫 光（或紫外光）敏感，约占总光源电流的5－10%（随N＋区厚度而变），PN＋结空间电荷 的光生电流对可见光敏感，约占5%左右。电池基体区域产生的光生电流对红外光敏感，占 80－90%，是光生电流的主要组成部分。

图 2-1 太阳能电池的结构工作原理

2。1。2 最大功率点跟踪原理

在太阳能光伏发电系统中，我们通常要求太阳电池的输出功率始终最大，即系统要能

跟踪太阳电池输出的最大功率点。因此，在太阳能系统设计中，充电控制器必须对太阳能 面板的输出电压或电流进行扰动及控制，使得实际的太阳能面板工作点正好和太阳能电池 的最大功率点重合，此时，太阳能电池以最大功率输出，这就是所谓的太阳电池的最大功 率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）[4]。

太阳能电池的最大功率点跟踪控制是为充分利用太阳能，使太阳能电池始终输出最大 电功率的控制，光伏系统常用的最大功率点跟踪方法有：功率数字模型法、登山法、滞环 比较法、扰动观察法、电导增量法等。这些方法都是根据太阳电池的特性曲线上最大功率 点的特点来搜索最大功率点对应的电压，这些方法各有优缺点，可以根据不同的系统要求 选用不同的控制方法。

太阳能电池最大功率点的特性方程为[5]：文献综述

由式(2-2)可知，当光照与温度都不变时，ILC和Ios 也不变，则式（2-2）两边对求导得：

其中Rs为串联等效电阻，可以看出该值不是一个常数，它受到输出电流、电压的影响．因 此可看成一个内阻变化的直流源，而对于线性电路来说，当电源内阻等于负载内阻时，电 源有最大功率输出。

由于温度主要影响太阳能电池的输出电压，而日照强度主要影响输出电流。所以在不 同的日照强度和环境温度下，其输出特性曲线不同，而且都为非线性。当太阳能电池的输 出电压或电流最大时，其输出功率均很小。在一定的日照强度和环境温度下，只有使其工 作在特定的电压(电流)下，才能使其输出最大功率。故太阳能电池可等效为一个电压随环 境温度、日照强度变化且等效内阻随外接负载电阻变化的电压源来表示。