CN104953949B - 一种太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法 - Google Patents
一种太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，属于太阳电池测试领域，其特征在于：选择N种不同波段光源在测试区域均匀分布，全部波段光辐射均匀分布；控制N种波段光源同时触发，测得被测对象短路电流；以N‑1任意组合方式依次触发N次，测得每次N‑1模式下缺失波段的短路电流；对应标准电池与求得每种波段光源的短路电流得到被测对象绝对光谱响应度，将其与标准太阳辐射光谱分布相乘并积分得到短路电流密度，乘以被测对象有效受光面积得到短路电流；根据被测对象短路电流调整光源输出总能量并调制负载完成测试。本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法步骤简单，易于操作，且实验结果更加准确，适于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于太阳电池测试领域，尤其涉及一种太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法。
背景技术
太阳电池检测在太阳电池的研发，生产和销售中都有重要作用，而电性能的测量结果是评定太阳电池生产工艺先进与否的标准，也是太阳电池进入销售领域定价的依据。
当前，主流技术仍通过借助标准太阳电池或标准太阳电池组件溯源至标准测试条件（即STC），借助标准太阳电池或标准太阳电池组件校准太阳模拟器来实现量值传递来实现测试。但在进行量值传递过程中，由于太阳电池工艺或原料等诸多因素影响，导致不同太阳电池或太阳电池组件之间存在较为明显的光谱响应差异，被测的太阳电池或太阳电池组件只有在与标准太阳电池或太阳电池组件的光谱响应相似或一致的条件下，在太阳模拟器上进行量值传递过程中引入的传递误差才可以近似忽略，测试结果相对可靠，可进行量值传递，且该情况下量值传递对太阳模拟器的光谱匹配要求也可适当降低，满足IEC 60904-92007 A级光谱即可。实际工业现场环境中，不可能满足所有的被测对象都与标准具有相似或相同的光谱响应，甚至被测对象不可能存在与标准相似或相同的光谱响应，因此利用标准校准太阳模拟器后，再测试被测对象无法消除校准差异，即校准的测试环境与当前的测试环境无法保持一致，此时该测试条件下测试的结果偏差不可预知。
当前，针对该类问题的解决方案可以通过进一步提升太阳模拟器的性能指标，尤其是光谱匹配度，在原来0.75-1.25的匹配度上提升至0.9-1.1甚至更高，但受限于技术原因光谱匹配永远无法真实的等于AM1.5G条件下的太阳光。通过提升太阳模拟器的关键性能指标可以适当的减小量值传递差异，但无法从根本上控制该差异，测试过程中仍存在不可控的测试差异。
发明内容
本发明旨在为解决上述问题，提供一种精确地检测太阳电池与太阳电池组件的电性能的方法。
本发明所述的一种太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，包括如下步骤：
（1）选择N种单波段的光源，使各波段光源在测试区域内光辐射能量分布呈均匀分布，且N种单波段光源全部波段的光辐射能量也呈均匀分布；
（2）控制N种单波段光源同时触发，测得被测太阳电池或电池组件的短路电流Iscn；
（3）将N种不同单波段的光源以N-1的方式组合，公式为C(N,1)，分别以N-1任意组合的方式依次触发N次，依次分别用N种单波段光源同时触发得到的短路电流值Iscn与N-1模式下测试的短路电流值Iscn-1对应求差，所得短路电流值即为对应每次N-1模式下缺失的单波段光源的短路电流Iscm，确保每种波段LED均只能有一次不被触发；
Iscm=Iscn-Iscn-1;
（4）利用标准电池测得N种波段光源同时被触发时的短路电流IscnRFF，结合标准电池已知的绝对光谱响应R(λ)REF，根据如下公式：
Jsc=∫R(λ)×S(λ) dλ （1）
Isc=Jsc×A （2）
其中R(λ)--- 光谱响应度，单位A/W；
S(λ)---光谱辐照度分布，单位；
A---被测对象有效受光面积，单位cm2；
得知N种波段光源同时被触发时的光谱辐照度S(λ)n；
在N-1模式下对应测得标准电池的短路电流Iscn-1REF，所缺失波段对标准电池的短路电流为IscmREF=IscnREF- Iscn-1REF，同上述步骤依次可知N-1模式下各单波段光源的光谱辐照度S(λ)n-1；
根据已得到单种光源分别对应的光谱辐照度S(λ)n-1，由于光输出是均匀分布，因此可认为到达标准电池的光谱辐照度是一致的，因此根据步骤（3）中所得被测对象在N-1模式下的短路电流Iscm，根据上述公式（1）和（2），对应求得被测对象在不同单波段光源的绝对光谱响应度R(λ)。
（5）将步骤（4）所得的R（λ）与标准AM1.5G太阳辐射光谱分布S(λ)，根据步骤（4）所述公式（1）和（2）相乘并积分可以得到短路电流密度Jsc，再乘以被测对象的有效受光面积A即可得到短路电流Isc；
（6）根据步骤（5）计算所得被测对象的Isc，通过调整N种波段光源光输出总能量，确保被测对象的Iscm值为上述计算得到的Isc，再通过负载调制完成太阳电池或电池组件的电性能测试。
本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，所述光源的波段范围为280nm-1700nm之间的任意组合。
本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，所述各波段光源在以N-1模式触发时各个被触发的单波段光源为恒流控制模式或各被触发的单波段光源在其触发时输出的光能量保持恒定。
本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，所述光源为固态LED光源。
本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，通过采用N种单波段光源，利用标准电池在N种光源同时被触发和N-1模式触发的两种情况下，测试计算出被测对象的短路电流，通过与测值进行比较确定辐照度差异，调整测试短路电流与计算得出的短路电流相等时，可得到其余电性能参数，以此完成太阳电池或电池组件的电性能测试。本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法步骤简单，易于操作，测试过程中去除了标准太阳电池或标准太阳电池组件对设备的校准过程，对测试设备的光谱匹配要求降低甚至无要求，生产厂家或企业无需频繁将太阳电池或太阳电池组件送样至第三方权威实验室标定，节省校准成本，同时也节省了保存标准太阳电池或标准太阳电池组件的费用，且实验结果更加准确，适于推广使用。
具体实施方式
本发明所述的一种太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，包括如下步骤：
（1）选择N种单波段的光源（N为不小于1的自然数），使各波段光源在测试区域内光辐射能量分布呈均匀分布，且N种单波段光源全部波段的光辐射能量也呈均匀分布；
（2）控制N种单波段光源同时触发，测得被测太阳电池或电池组件的短路电流Iscn；
（3）将N种不同单波段的光源以N-1的方式组合，公式为C(N,1)，分别以N-1任意组合的方式依次触发N次，依次分别用N种单波段光源同时触发得到的短路电流值Iscn与N-1模式下测试的短路电流值Iscn-1对应求差，所得短路电流值即为对应每次N-1模式下缺失的单波段光源的短路电流Iscm，确保每种波段LED均只能有一次不被触发；
Iscm=Iscn-Iscn-1;
（4）利用标准电池测得N种波段光源同时被触发时的短路电流IscnRFF，结合标准电池已知的绝对光谱响应R(λ)REF，标准电池的绝对光谱响应R(λ)REF可由第三方机构检测得到，根据如下公式：
Jsc=∫R(λ)×S(λ) dλ （1）
Isc=Jsc×A （2）
其中R(λ)--- 光谱响应度，单位A/W；
S(λ)---光谱辐照度分布，单位；
A---被测对象有效受光面积，单位cm2；
得知N种波段光源同时被触发时的光谱辐照度S(λ)n；
在N-1模式下对应测得标准电池的短路电流Iscn-1REF，所缺失波段对标准电池的短路电流为IscmREF=IscnREF- Iscn-1REF，同上述步骤依次可知N-1模式下各单波段光源的光谱辐照度S(λ)n-1；
根据已得到单种光源分别对应的光谱辐照度S(λ)n-1，由于光输出是均匀分布，因此可认为到达标准电池的光谱辐照度是一致的，因此根据步骤（3）中所得被测对象在N-1模式下的短路电流Iscm，根据上述公式（1）和（2），对应求得被测对象在不同单波段光源的绝对光谱响应度R(λ)。
（5）将步骤（4）所得的R（λ）与标准AM1.5G太阳辐射光谱分布S(λ)，根据步骤（4）所述公式（1）和（2）相乘并积分可以得到短路电流密度Jsc，再乘以被测对象的有效受光面积A即可得到短路电流Isc；
（6）根据步骤（5）计算所得被测对象的Isc，通过调整N种波段光源光输出总能量，确保被测对象的Iscm值为上述计算得到的Isc，再通过负载调制完成太阳电池或电池组件的电性能测试。具体过程如下：由于Isc只与辐照度有关系，通常情况下两者呈线性关系，因此当通过计算得到被测对象真实的Isc后，即通过与实测值进行比较，确定辐照度差异，明确差异后可通过自动调制各波段光源的回路电流值调整到需要的额度。当测试的Iscm与计算的Isc完全相等时，此时将电子负载由短路状态逐步调制到断路状态，完成太阳电池或电池组件的电性能测试。
本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，所述光源的波段范围为280nm-1700nm之间的任意组合。太阳电池是具有光谱选择特性的，晶硅衬底的太阳电池通常对300-1100nm波段有响应，300nm以下复合无电能贡献，1100nm后段基本全透过，也无电能贡献；但多结电池能响应到1700nm。
本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，所述各波段光源在以N-1模式触发时各个被触发的单波段光源为恒流控制模式或各被触发的单波段光源在其触发时输出的光能量保持恒定。
本发明所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，所述光源为固态LED光源，光源也可以是不同波段的激光组合，或者由卤素灯与氙灯组合。
Claims (4)
1.一种太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）选择N种单波段的光源，使各波段光源在测试区域内光辐射能量分布呈均匀分布，且N种单波段光源全部波段的光辐射能量也呈均匀分布；
（2）控制N种单波段光源同时触发，测得被测太阳电池或电池组件的短路电流Iscn；
（3）将N种不同单波段的光源以N-1的方式组合，公式为C(N,1)，分别以N-1任意组合的方式依次触发N次，依次分别用N种单波段光源同时触发得到的短路电流值Iscn与N-1模式下测试的短路电流值Iscn-1对应求差，所得短路电流值即为对应每次N-1模式下缺失的单波段光源的短路电流Iscm，确保每种波段LED均只能有一次不被触发；
Iscm=Iscn-Iscn-1;
（4）利用标准电池测得N种波段光源同时被触发时的短路电流IscnRFF，结合标准电池已知的绝对光谱响应R(λ)REF，根据如下公式：
Jsc=∫R(λ)×S(λ) dλ （1）
Isc=Jsc×A （2）
其中R(λ)--- 光谱响应度，单位A/W；
S(λ)---光谱辐照度分布，单位；
A---被测对象有效受光面积，单位cm2；
得知N种波段光源同时被触发时的光谱辐照度S(λ)n；
在N-1模式下对应测得标准电池的短路电流Iscn-1REF，所缺失波段对标准电池的短路电流为IscmREF=IscnREF- Iscn-1REF，同上述步骤依次可知N-1模式下各单波段光源的光谱辐照度S(λ)n-1；
根据已得到单种光源分别对应的光谱辐照度S(λ)n-1，由于光输出是均匀分布，因此可认为到达标准电池的光谱辐照度是一致的，因此根据步骤（3）中所得被测对象在N-1模式下的短路电流Iscm，根据上述公式（1）和（2），对应求得被测对象在不同单波段光源的绝对光谱响应度R(λ)；
（5）将步骤（4）所得的R（λ）与标准AM1.5G太阳辐射光谱分布S(λ)，根据步骤（4）所述公式（1）和（2）相乘并积分可以得到短路电流密度Jsc，再乘以被测对象的有效受光面积A即可得到短路电流Isc；
（6）根据步骤（5）计算所得被测对象的Isc，通过调整N种波段光源光输出总能量，确保被测对象的Iscm值为上述计算得到的Isc，再通过负载调制完成太阳电池或电池组件的电性能测试。
2.根据权利要求1所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，其特征在于所述光源的波段范围为280nm-1700nm之间的任意组合。
3.根据权利要求1或2所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，其特征在于所述各波段光源在以N-1模式触发时各个被触发的单波段光源为恒流控制模式或各被触发的单波段光源在其触发时输出的光能量保持恒定。
4.根据权利要求3所述的太阳电池及太阳电池组件的电性能测试方法，其特征在于所述光源为固态LED光源。
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