CN112217474A - 空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，属于太阳电池测试技术领域，其特征在于，包括：标定工作标准子电池；标定工作标准整电池；使用工作标准太阳电池；利用本发明的空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，可完成工作标准太阳电池的标定以及工程中太阳模拟器的日常校准，完成空间用三结砷化镓太阳电池在日常生产中的I‑V特性测试，解决由于不同模拟器的光谱与AM0光谱失配误差不同而导致测试结果的偏差，使得太阳电池的性能可以得到统一的评价，同时节约制作子电池的成本。

Description

空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法
技术领域
本发明属于太阳电池测试技术领域，具体涉及一种空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法。
背景技术
空间用三结砷化镓太阳电池在日常生产中，需要进行光照I-V特性测试，对不合格品进行筛选，把控质量。I-V特性测试，需要使用太阳模拟器在标准测试条件下进行：AM0光谱，标准辐射强度为1353W·m-2。这需要使用工作标准电池对模拟器进行光源校准，达到标准测试条件。目前三结砷化镓太阳电池对工作标准电池的要求是需要制作三结电池的子电池，即顶结子电池、中间结子电池和底结子电池，标定后作为工作标准电池。而工作标准电池的标定产生，通常使用二级标准电池校准模拟器后，测试工作标准电池的I-V特性，得到其短路电流(Isc)，即为工作标准电池的标定值。
无论是空间用三结砷化镓工作标准电池的标定还是使用，目前经常使用的是A级太阳模拟器，即太阳模拟器各个谱段与AM0光谱的失配误差≤±25％。但由于A级太阳模拟器无法完全模拟空间AM0光谱，且不同模拟器的光谱与AM0光谱失配误差也会不同，另外在工程应用上，同结构同工艺的不同批次的太阳电池，其量子效率也会有一定的偏差，这会导致使用不同模拟器测试太阳电池的I-V特性时，即使使用相同的工作标准电池测试相同电池，不同模拟器之间测试结果也会存在偏差，对太阳电池的性能不能得到统一的评价，因此校准光源所使用的标准电池必须与被测电池有尽量一致的量子效率，解决不同的模拟器测试结果之间的偏差。或者均使用A+级太阳模拟器完成太阳电池的I-V特性测试，即太阳模拟器各个谱段与AM0光谱的失配误差≤±10％，也可以解决上述由于不同的模拟器导致的测试结果之间的偏差。
A+级太阳模拟器相比于A级太阳模拟器，成本要高很多。在工作标准电池标定方面，二级标准太阳电池一般都是具有资质的机构标定产生，成本也很高，每个批次的太阳电池都有量子效率较一致的二级标准，这很难。因此，工作标准太阳电池的标定，可以使用A+级太阳模拟器，而工程中空间用三结砷化镓太阳电池的日常生产测试，使用A级太阳模拟器即可。为了解决由于不同模拟器导致测试结果偏差的问题，同时节约成本，仅制作同结构的三结电池的子电池，不用每批次都制作，提出了一种空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，可用于工作标准太阳电池的标定以及工程中太阳模拟器的日常校准，完成空间用三结砷化镓太阳电池的日常生产测试。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，利用该空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，可完成工作标准太阳电池的标定以及工程中太阳模拟器的日常校准，完成空间用三结砷化镓太阳电池在日常生产中的I-V特性测试，解决由于不同模拟器的光谱与AM0光谱失配误差不同而导致测试结果的偏差，使得太阳电池的性能可以得到统一的评价，同时节约制作子电池的成本。
本发明的目的是提供一种空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，包括：
标定工作标准子电池：太阳模拟器选用A+级太阳模拟器，将二级标准顶结子电池放置在光照区域内，测试其I-V特性；根据实测短路电流值，调节太阳模拟器的光强，使二级标准顶结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差在±1％以内；然后将待标定的顶结子电池放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性，得到短路电流，将该短路电流作为工作标准顶结子电池的标定值；按照上述标定工作标准子电池的方法，依次完成工作标准中间结子电池、底结子电池的标定；
标定工作标准整电池：太阳模拟器选用A+级太阳模拟器，将包括顶结子电池、中间结子电池、底结子电池的二级标准太阳电池依次放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性；根据实测短路电流值，调节太阳模拟器的光谱，使顶结子电池、中间结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差均在±1％以内，同时底结子电池的实测短路电流不低于标定电流值；然后将待标定的工作标准整电池放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性，得到短路电流，将该短路电流作为工作标准整电池的标定值。
优选地，上述A+级太阳模拟器的光谱失配度范围是不大于±10％。
优选地，所述工作标准子电池、工作标准整电池和二级标准太阳电池结构相同，且工作标准整电池来源于待测电池，工作标准整电池和待测电池属于同批次。
优选地，还包括：
使用工作标准太阳电池：将包括顶结子电池、中间结子电池、底结子电池的工作标准太阳电池依次放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性；根据实测短路电流值，调节太阳模拟器的光谱，使顶结子电池、中间结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差均在±1％以内，同时底结标准子电池的实测短路电流不低于标定电流值；然后将工作标准整电池放置在光照区域的相同位置，调节太阳模拟器的光强，使标准整电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差在±1％以内；校准后，将待测太阳电池放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性。
优选地，所述待测电池和工作标准子电池和工作标准整电池同结构，且待测电池和工作标准整电池属于同批次。
优选地，所述待测电池为晶格匹配结构或正向失配结构。
优选地，在工作标准的传递时，使用是A+级太阳模拟器，在工作标准电池的使用时，
使用是A级太阳模拟器，
优选地，所述A+级太阳模拟器和A级太阳模拟器均是3谱段可调太阳模拟器。
本发明具有的优点和积极效果是：
工程中使用工作标准电池对太阳模拟器进行日常校准时，除了使用工作标准子电池校准太阳模拟器外，还用与待测电池同批次的工作标准整电池校准模拟器，实现工作标准电池与待测电池有尽量一致的量子效率，通过采用上述技术方案，本发明解决了由于不同模拟器的光谱与AM0光谱失配偏差不同而导致测试结果的偏差，使得太阳电池的性能可以得到统一的评价，同时节约制作子电池的成本。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
本发明的技术方案为：
一种空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，为了进行清楚解释说明，本优先实施例以待测电池为晶格匹配结构(LM)为例；具体包括如下步骤：
工作标准子电池的标定：太阳模拟器选用光谱失配度≤±10％的A+级3谱段可调太阳模拟器。将LM结构的二级标准顶结子电池放置在光照区域内，使用源表或者电子负载测试其I-V特性，得到短路电流、开路电压等主要电性能参数。根据实测短路电流值，反复调节太阳模拟器的光强，测试其I-V特性，直到使顶结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差在±1％以内。然后将待标定的LM结构的顶结子电池放置在光照区域的相同位置，使用源表或者电子负载测试其I-V特性，得到短路电流，为工作标准顶结子电池的标定值。按照上述相同的方法，依次完成LM结构的工作标准中间结子电池、底结子电池的标定。
工作标准整电池的标定：太阳模拟器依然选择上述A+级3谱段可调太阳模拟器，将LM结构的二级标准太阳电池，包括顶结子电池、中间结子电池、底结子电池依次放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性。根据实测短路电流值，反复调节太阳模拟器的光谱，测试其I-V特性，直到使顶结子电池、中间结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差同时在±1％以内，同时底结子电池的实测短路电流不低于标定电流值。然后从生产批次中随机抽取待测电池作为待标定的工作标准整电池，将其放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性，得到短路电流，为工作标准整电池的标定值。
工作标准太阳电池的使用：将LM结构的工作标准太阳电池，包括顶结子电池、中间结子电池、底结子电池依次放置在太阳模拟器光照区域的相同位置，测试其I-V特性。根据实测短路电流值，反复调节太阳模拟器的光谱，测试其I-V特性，直到使顶结、中间结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差在±1％以内，同时底结子电池的实测短路电流不低于标定电流值。然后将LM结构的工作标准整电池放置在光照区域相同位置，测试其I-V特性。根据实测短路电流值，反复调节太阳模拟器的光强，测试其I-V特性，直到使标准整电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差在±1％以内，完成了太阳模拟器的日常校准。校准后，可以将待测太阳电池放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性，完成空间用三结砷化镓太阳电池的日常生产测试。
工程上，该方法可以在不制作各个批次子电池的前提下，使用同结构的工作标准子电池，以及与待测电池同批次的工作标准整电池校准模拟器，有效降低由于不同模拟器的光谱与AM0光谱失配偏差不同而导致测试结果的偏差。表1和表2中，待测电池共分为4个不同的批次，表1为使用相同的工作标准子电池在不同模拟器测试这4个批次电池的偏差；表2为按照实施例的方法，将4个批次分开，每一个批次均随机抽取待测电池进行工作标准整电池的标定，然后使用相同的工作标准子电池和整电池(工作标准整电池和待测电池的批次要对应)，在不同模拟器测试这4个批次电池的偏差。
表1为工作标准电池为子电池
Isc偏差(％) Voc偏差(V) Pmax偏差(％) Ip偏差(％)
批次1 -0.69 -0.0039 -0.08 -0.13
批次2 -2.00 -0.0037 -1.22 -1.43
批次3 -2.50 -0.0034 -1.40 -1.68
批次4 -0.14 -0.0033 -0.16 -0.1
表2为工作标准电池为子电池和整电池
Figure BDA0002680312500000031
Figure BDA0002680312500000041
从表1和表2中可以看出，
1、对于使用子电池作为工作标准，不同模拟器测试批次1和批次4的偏差较小，在±1％之内，而使用子电池和整电池作为工作标准，不同模拟器测试批次1和批次4的偏差也并没有增加，仍在±1％之内；
2、对于使用子电池作为工作标准，不同模拟器测试批次2和批次3的偏差较大，超出±1％，而使用子电池和整电池作为工作标准，不同模拟器测试批次2和批次3的偏差大幅度减小；
综上，本专利提出的一种空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，能够有效解决由于不同模拟器的光谱与AM0光谱失配偏差不同而导致测试结果的偏差，同时节约制作子电池的成本。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，其特征在于，包括：
标定工作标准子电池：太阳模拟器选用A+级太阳模拟器，将二级标准顶结子电池放置在光照区域内，测试其I-V特性；根据实测短路电流值，调节太阳模拟器的光强，使二级标准顶结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差在±1％以内；然后将待标定的顶结子电池放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性，得到短路电流，将该短路电流作为工作标准顶结子电池的标定值；按照上述标定工作标准子电池的方法，依次完成工作标准中间结子电池、底结子电池的标定；
标定工作标准整电池：太阳模拟器选用A+级太阳模拟器，将包括顶结子电池、中间结子电池、底结子电池的二级标准太阳电池依次放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性；根据实测短路电流值，调节太阳模拟器的光谱，使顶结子电池、中间结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差均在±1％以内，同时底结子电池的实测短路电流不低于标定电流值；然后将待标定的工作标准整电池放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性，得到短路电流，将该短路电流作为工作标准整电池的标定值。
2.根据权利要求1所述的空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，其特征在于，上述A+级太阳模拟器的光谱失配度范围是不大于±10％。
3.根据权利要求1或2所述的空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，其特征在于，所述工作标准子电池、工作标准整电池和二级标准太阳电池结构相同，且工作标准整电池来源于待测电池，工作标准整电池和待测电池属于同批次。
4.根据权利要求3所述的空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，其特征在于，还包括：
使用工作标准太阳电池：将包括顶结子电池、中间结子电池、底结子电池的工作标准太阳电池依次放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性；根据实测短路电流值，调节太阳模拟器的光谱，使顶结子电池、中间结子电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差均在±1％以内，同时底结标准子电池的实测短路电流不低于标定电流值；然后将工作标准整电池放置在光照区域的相同位置，调节太阳模拟器的光强，使标准整电池的实测短路电流与标定电流值之间的偏差在±1％以内；校准后，将待测太阳电池放置在光照区域的相同位置，测试其I-V特性。
5.根据权利要求1所述的空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，其特征在于，所述待测电池和工作标准子电池和工作标准整电池同结构，且待测电池和工作标准整电池属于同批次。
6.根据权利要求5所述的空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，其特征在于，所述待测电池为晶格匹配结构或正向失配结构。
7.根据权利要求1所述的空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，其特征在于，在工作标准的传递时，使用是A+级太阳模拟器，在工作标准电池的使用时，使用是A级太阳模拟器。
8.根据权利要求7所述的空间用三结砷化镓工作标准太阳电池的标定和使用方法，其特征在于，所述A+级太阳模拟器和A级太阳模拟器均是3谱段可调太阳模拟器。
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