CN113497588B - 一种太阳电池及组件电性能测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种太阳电池及组件电性能测试方法及装置，属于太阳电池测试领域，其特征在于：通过一次IV曲线测试，在设定测试参数下获取Voc、Isc及最大功率Pmax；所述测试参数包括扫描点数、扫描区域和采样间隔时间；保持测试脉冲宽度不变，对测试参数进行调整后继续进行测试；至少进行两次测试参数的调整后，选取最后两次测试的最大功率计算其绝对差值；若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；若绝对误差不在预设误差范围内，则继续进行测试，直至最后两次测试值的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束；通过设定的测试偏差自主诊断测试是否满足设定需要，测试过程无需人工干预，测试逐次逼近真值，从而获取准确数据。
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组件电性能测试方法及装置。
背景技术
太阳电池及组件电性能测试直接关系到企业与终端应用方的相关利益，因此，提供准确测试方案显得尤为重要。随着高效电池产业化布局，量产PERC、N型TOP Con及推广阶段的HJT，随着电池效率越高，准确测试的难度逐渐变大。
当前，工业现场多采用大于10ms脉冲宽度叠加非线性电子负载驱动技术重点消除Pmax区间电压和电流采集时的容性效应差异问题，实验室及第三方机构多采用多次10ms分段测试拟合得到完整IV曲线，但对于电容效应更大的N型TOP Con及HJT太阳电池及组件需依赖测试设置足够多的分段次数来消除电容效应，当测试对象改变时需对应调整测试方案，给测试重复性和准确性带来巨大压力和挑战。同时，现有技术中设置脉冲宽度及分段次数仍需人工设置，测试兼容性方面较为依赖操作人员对测试对象的诊断，如旋转脉冲宽度及分段次数不合理测试效果也较难保证，难以满足当前批量化和便捷性操作要求。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种太阳电池及组件电性能测试方法及装置。
第一方面，本发明提供一种太阳电池及组件电性能测试方法，包括：
通过一次IV曲线测试，在设定测试参数下获取开路电压Voc、短路电流Isc及最大功率Pmax；所述测试参数包括扫描点数、扫描区域和采样间隔时间；
保持测试脉冲宽度不变，对测试参数进行调整后继续进行测试；
至少进行两次测试参数的调整后，选取最后两次测试的最大功率计算其绝对差值；
若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；
若绝对误差不在预设误差范围内，则继续进行测试，直至最后两次测试值的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束；
所述测试参数的调整包括：
所述扫描点数的调整规则为：扫描点数减少为上一次扫描点数的二分之一；
所述扫描区域的调整规则为：根据上一次测试的最大功率Pmax，将最大功率Pmax对应的电压和电流进行标记为点P，以标记点P为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%为调整后的扫描区域；
所述采样间隔时间的调整规则为：采样间隔时间调整为上一次测试中采样间隔时间的2倍。
第二方面，本发明提供一种太阳电池及组件电性能测试方法，包括：
通过一次IV曲线测试，在设定扫描点数、扫描区域、采样间隔时间内获取开路电压Voc、短路电流Isc及最大功率Pmax1；
以Pmax1对应的电压和电流进行标记为点P1，以标记点P1为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%确定新区域，该新区域的起点和终点分别记录为V1和V2；
在脉冲不变的前提下，将扫描点数调整为上次扫描点数的二分之一，将采样间隔时间调整为上次测试中采样间隔时间的2倍；
对V1与V2之间的区域进行扫描测试，获得该区域内的Pmax2；
以Pmax2对应的电压和电流进行标记为点P2，以标记点P2为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%确定新区域，该新区域的起点和终点分别记录为V3和V4；
在脉冲不变的前提下，将扫描点数调整为上次扫描点数的二分之一，将采样间隔时间调整为上次测试中采样间隔时间的2倍；
对V3与V4之间的区域进行扫描测试，获得该区域内的Pmax3；
对Pmax3和Pmax2的绝对差值进行判断；
若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；
若绝对误差不在预设误差范围内，则继续调整采样间隔时间、扫描点数及区域进行测试，直至最后两次测试的最大功率的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束。
进一步，本发明所述太阳电池及组件电性能测试方法，所述扫描点数最小减少至首次扫描点数总数的十六分之一。
进一步，本发明所述太阳电池及组件电性能测试方法，所述采样间隔时间为10us-10000us。
进一步，本发明所述太阳电池及组件电性能测试方法，所述脉冲宽度为10ms-200ms；在具体应用中，对容性越大的测试对象优先使用较长脉宽更有利于快速获取测试结果。
第三方面，本发明提供一种太阳电池及组件电性能测试装置，包括：
测试模块，用于根据设定的测试参数进行太阳电池及组件的电性能测试；所述测试参数包括采样间隔时间、扫描点数和扫描区域；
调整模块，用于根据上一次测试结果，对测试参数进行调整；所述测试参数的调整包括：所述扫描点数的调整规则为：扫描点数减少为上一次扫描点数的二分之一；所述扫描区域的调整规则为：根据上一次测试的最大功率Pmax，将最大功率Pmax对应的电压和电流进行标记为点P，以标记点P为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%为调整后的扫描区域；所述采样间隔时间的调整规则为：采样间隔时间调整为上一次测试中采样间隔时间的2倍；
分析模块，用于检测至少进行两次测试参数的调整后，选取最后两次测试的最大功率计算其绝对差值；若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；若绝对误差不在预设误差范围内，则继续进行测试，直至最后两次测试值的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束；
输出模块，用于输出测试结果。
本发明所述太阳电池及组件电性能测试方法及装置，通过一次完整的IV曲线测试获开路电压Voc、短路电流Isc、及最大功率Pmax相对区间，再通过多次调整扫描点数及区域集中扫描Pmax区间进一步获取准确的Pmax值。通过设定的测试偏差自主诊断测试是否满足设定需要，测试过程无需人工干预，测试逐次逼近真值，从而获取准确数据。
附图说明
图1为本发明实施例一所述太阳电池及组件电性能测试方法流程示意图；
图2为本发明实施例三所述太阳电池及组件电性能测试装置结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图及实施例对本发明所述太阳电池及组件电性能测试方法及装置进行详细说明。
实施例一
在本公开实施例以I-V测试模式为例，具体包括如下步骤：
步骤一、通过一次IV曲线测试，在设定测试参数下获取开路电压Voc、短路电流Isc及最大功率Pmax；所述测试参数包括扫描点数、扫描区域和采样间隔时间；
步骤二、保持测试脉冲宽度不变，对测试参数进行调整后继续进行测试；
所述测试参数的调整包括：所述扫描点数的调整过程为：扫描点数减少为上一次扫描点数的二分之一；所述扫描点数最小减少至首次扫描点数总数的十六分之一；
所述扫描区域的调整过程为：根据上一次测试的最大功率Pmax，将最大功率Pmax对应的电压和电流进行标记为点P，以标记点P为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%为调整后的扫描区域；
所述采样间隔时间的调整过程为：采样间隔时间调整为上一次测试中采样间隔时间的2倍；
步骤三、至少进行两次测试参数的调整；
步骤四、选取最后两次测试的最大功率计算其绝对差值；若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；若绝对误差不在预设误差范围内，则继续进行测试，直至最后两次测试值的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束。
测试时电子负载初始处于开路状态，此时通过设定对应时间间隔可获取被测对象准确的Voc；采集延时结束后将电子负载调整至短路状态，此时获取Isc；由于测试回路中的电流较大，电压为零，可准确获得被测对象的Isc，随电子负载由短路逐渐向开路调整的过程中同步对应采集V与I值，考虑到电容效应带来的迟滞效应，此时可获得Pmax实际应是一个相对的采样区间。在I-V模式下，电子负载每次调整后，测试回路相当于电容处于充电状态，电子负载调整后采样延时不充分时测试数据偏小，Pmax较真值偏小，因此将第一次电子负载驱动获得的最大功率Pmax对应的电压和电流点进行标记，为避免错过真正的最大功率区间，以该标记点为基准分别向采样点前后端拓展总扫描点数的5%和15%，将该区域对应记录，获得V1和V2。电子负载调整到开路状态，此时获取Voc1值，该值通常与前端获取的Voc不一致，（通常偏小）需校准至真值。第一次电子负载完整驱动获取三个核心数据，Voc、Isc及Pmax1区间。
经过调整后，第二次电子负载重点集中扫描V1与V2区域，脉冲宽度与第一次保持一致，由于扫描区间相对集中，总扫描点数为第一次的二分之一，在该区间内获得Pmax2对应的电压与电流。以该点为基准点，分别向采样点前后端拓展本次扫描点数的5%与15%，将该区域起点和终点分别记录为V3和V4。
第三次电子负载集中扫描V3和V4区间，脉冲宽度与第一次保持一致，总扫描点数为第一次的四分之一，在该区间内获得Pmax3及对应的电压与电流。计算Pmax3与Pmax2的绝对差值，***自动诊断绝对差值是否满足设定的误差范围，如绝对差值满足设定范围则测试结束，如不满足则测试继续。
保持上述集中扫描步骤，测试脉冲宽度始终与第一次保持一致，总扫描点数逐次对应比例减小，直至减小至第一次的十六分一后不再减小，但采样数据区间仍根据测试结果持续依照上述要求向更精准范围调整，直至最后两次测试值的绝对偏差满足设定范围则测试结束。
在本公开实施例中如绝对差值误差范围设置为0.2W，绝对差值如超过0.2W，测试条件不满足，测试继续，绝对差值如小于0.2W，测试条件满足，测试结束。同时，在本公开实施例中，设定第一次扫描点数为400点，扫描点数的多少主要与所选用的硬件***的配置相关，电子负载动作一次，对应需要有延时，电子负载动作后，采集并非同步进行的，采集需等待采集***稳定后再进行采集，故此处有延时时间；确保采集的数据位于平台期，如不处于平台期采集的数据易失真的，误差较大。如果扫描点数太多，则每个采样点都会浪费时间用于等待进入平台期然后再采集，导致大量时间的浪费。通过减少扫描点数可在同样时间内获得更长的等待时间，从而确保采样充分进入平台期，如第一次采样400点，第二次采样200点，则对比第一次与第二次的采样间隔时间，第二次的采样间隔时间是第一次采样间隔时间的2倍，在被测对象电容效应越大的背景下，测试点数应适当减小，则更有利于满足上述条件。
实施例二
在本公开实施例中，以HJT待测组件为例，测试模式以I-V为例，如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤一、通过一次IV曲线测试，在设定扫描点数、扫描区域、采样间隔时间内获取开路电压Voc、短路电流Isc及最大功率Pmax1；
步骤二、以Pmax1对应的电压和电流进行标记为点P1，以标记点P1为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%确定新区域，该新区域的起点和终点分别记录为V1和V2；
在脉冲不变的前提下，将扫描点数调整为上次扫描点数的二分之一，将采样间隔时间调整为上次测试中采样间隔时间的2倍；对V1与V2之间的区域进行扫描测试，获得该区域内的Pmax2；
步骤三、以Pmax2对应的电压和电流进行标记为点P2，以标记点P2为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%确定新区域，该新区域的起点和终点分别记录为V3和V4；
在脉冲不变的前提下，将扫描点数调整为上次扫描点数的二分之一，将采样间隔时间调整为上次测试中采样间隔时间的2倍；对V3与V4之间的区域进行扫描测试，获得该区域内的Pmax3；
步骤四、对Pmax3和Pmax2的绝对差值进行判断；
若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；
若绝对误差不在预设误差范围内，则继续调整采样间隔时间、扫描点数及区域进行测试，直至最后两次测试的最大功率的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束。
在本公开实施例中，设定最大功率的绝对差值的误差范围为0.2W，扫描脉冲宽度为100ms，第一次扫描点数400点，第一次扫描并依据设定规则获得Pmax1、V1与V2。
第二次扫描集中在V1与V2区间，脉冲宽度保持100ms，本次扫描点数为200点，本次测试依据调整后的规则可得Pmax2、V3与V4。
第三次扫描集中在V3与V4区间，脉冲宽度保持100ms，本次扫描点数为100点，本次测试依据调整后的规则可得Pmax3，V5与V6。测试***经上位机判断Pmax3与Pmax2的绝对差值是否满足设定要求，如不满足测试继续。
第四次扫描集中在V5与V6区间，脉冲宽度保持100ms，本次扫描点数为50点，本次测试依据调整后的规则可得Pmax4，V7与V8。测试***上位机判断Pmax4与Pmax3的绝对差值是否满足设定要求，如不满足测试继续。
第五次扫描集中在V7与V8区间，脉冲宽度保持100ms，本次扫描点数为25点，本次测试依据调整后的规则可得Pmax5，V9与V10。测试***经上位机判断Pmax5与Pmax4的绝对差值是否满足要求，如不满足测试继续。
第六次扫描集中在9与V10区间，脉冲宽度保持在100ms，本次及后续扫描点数均保持25点不再减小（扫描点数满足总扫描点数的十六分之一后不再减小），本次测试依据设定规则可得Pmax6，V11与V12。测试***经上位机判断Pmax6与Pmax5的绝对差值是否满足要求，如满足要求则测试结束。
如不满足要求测试继续，其中脉冲宽度保持不变，扫描点数也保持25点不变，但对应获得的最大功率区间的电压范围仍会继续调整，依据实际测试数据获取更精准的最大功率区间，直至测试数值满足设定要求，测试结束。
在本公开实施例中，第一次全IV区间扫描时，扫描点数为400个，电子负载动作后，采样间隔时间为250us，其中采样延时244us后采集约6us，完成后进行下一点采样，直至测试结束。
第二次区间扫描时，扫描点数为200个，电子负载动作后，采样间隔时间为500us，其中采样延时494us后采集约6us，完成后进行一点采样，直至测试结束。
第三次区间扫描时，扫描点数为100个，采样间隔时间为1000us，其中采样延时994us后采集约6us，完成后进行下一点采样，直至测试结束。如此时测试不满足设定要求，则测试继续。
第四次区间扫描时，扫描点数为50个，采样间隔时间为2000us，其中采样延时1994us后采集约6us，完成后进行下一点采集，直至测试结束。如此时测试仍不满足设定要求，测试继续。
第五次区间扫描时，扫描点数为25个，采样间隔时间为4000us，其中采样延时3994us后采集约6us，完成后进行下一点采集，直至测试结束。
此时测试仍不满足设定要求时，测试继续，但测试点数不再减小，对应测试区间仍依照上文设定要求继续减小，直至测试结果满足设定要求。上述过程中每次测试区间都会对应调整，每次都会向更小的电压区间调整，确保消除电容效应，获得精确的测试数值。
实施例三
在本公开实施例中，公开一种太阳电池及组件电性能测试装置，如图2所示包括测试模块、调整模块、分析模块和输出模块。其中测试模块，用于根据设定的采样间隔时间、扫描点数及扫描区域进行太阳电池及组件的电性能测试。调整模块，用于根据上一次测试结果，对扫描点数、扫描区域进行调整；所述扫描点数的调整规则为：扫描点数减少为上一次扫描点数的二分之一；所述扫描区域的调整规则为：根据上一次测试的最大功率Pmax，将最大功率Pmax对应的电压和电流进行标记为点P，以标记点P为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%为调整后的扫描区域；所述采样间隔时间的调整规则为：采样间隔时间调整为上一次测试中采样间隔时间的2倍。分析模块，用于检测至少进行两次扫描点数和扫描区域的调整后，选取最后两次测试的最大功率计算其绝对差值；若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；若绝对误差不在预设误差范围内，则继续进行测试，直至最后两次测试值的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束。输出模块，用于输出测试结果。本公开实施例所述太阳电池及组件电性能测试装置的具体测试过程与前述实施例一或实施例二所述太阳电池及组件电性能测试方法相同，在此不再赘述。
Claims (6)
1.一种太阳电池及组件电性能测试方法，其特征在于包括：
通过一次IV曲线测试，在设定测试参数下获取开路电压Voc、短路电流Isc及最大功率Pmax；所述测试参数包括扫描点数、扫描区域和采样间隔时间；
保持测试脉冲宽度不变，对测试参数进行调整后继续进行测试；
至少进行两次测试参数的调整后，选取最后两次测试的最大功率计算其绝对差值；
若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；
若绝对误差不在预设误差范围内，则继续进行测试，直至最后两次测试值的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束；
所述测试参数的调整包括：
所述扫描点数的调整规则为：扫描点数减少为上一次扫描点数的二分之一；
所述扫描区域的调整规则为：根据上一次测试的最大功率Pmax，将最大功率Pmax对应的电压和电流进行标记为点P，以标记点P为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%为调整后的扫描区域；
所述采样间隔时间的调整规则为：采样间隔时间调整为上一次测试中采样间隔时间的2倍。
2.一种太阳电池及组件电性能测试方法，其特征在于包括：
通过一次IV曲线测试，在设定扫描点数、扫描区域、采样间隔时间内获取开路电压Voc、短路电流Isc及最大功率Pmax1；
以Pmax1对应的电压和电流进行标记为点P1，以标记点P1为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%确定新区域，该新区域的起点和终点分别记录为V1和V2；
在脉冲不变的前提下，将扫描点数调整为上次扫描点数的二分之一；将采样间隔时间调整为上次测试中采样间隔时间的2倍；
对V1与V2之间的区域进行扫描测试，获得该区域内的Pmax2；
以Pmax2对应的电压和电流进行标记为点P2，以标记点P2为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%确定新区域，该新区域的起点和终点分别记录为V3和V4；
在脉冲不变的前提下，将扫描点数调整为上次扫描点数的二分之一；将采样间隔时间调整为上次测试中采样间隔时间的2倍；
对V3与V4之间的区域进行扫描测试，获得该区域内的Pmax3；
对Pmax3和Pmax2的绝对差值进行判断；
若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；
若绝对误差不在预设误差范围内，则继续调整采样间隔时间、扫描点数及区域进行测试，直至最后两次测试的最大功率的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束。
3.根据权利要求1或2所述太阳电池及组件电性能测试方法，其特征在于：所述扫描点数最小减少至首次扫描点数总数的十六分之一。
4.根据权利要求3所述太阳电池及组件电性能测试方法，其特征在于：所述采样间隔时间为10us-10000us。
5.根据权利要求4所述太阳电池及组件电性能测试方法，其特征在于：所述脉冲宽度为10ms-200ms。
6.一种太阳电池及组件电性能测试装置，其特征在于包括：
测试模块，用于根据设定的测试参数进行太阳电池及组件的电性能测试；所述测试参数包括采样间隔时间、扫描点数和扫描区域；
调整模块，用于根据上一次测试结果，对测试参数进行调整；所述测试参数的调整包括：所述扫描点数的调整规则为：扫描点数减少为上一次扫描点数的二分之一；所述扫描区域的调整规则为：根据上一次测试的最大功率Pmax，将最大功率Pmax对应的电压和电流进行标记为点P，以标记点P为基准分别向采样点前端和后端拓展总扫描点数的5%和15%为调整后的扫描区域；所述采样间隔时间的调整规则为：采样间隔时间调整为上一次测试中采样间隔时间的2倍；
分析模块，用于检测至少进行两次测试参数的调整后，选取最后两次测试的最大功率计算其绝对差值；若绝对差值在预设的误差范围内，则测试结束；若绝对误差不在预设误差范围内，则继续进行测试，直至最后两次测试值的绝对偏差满足预设的误差范围，测试结束；
输出模块，用于输出测试结果。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| IW01 | Full invalidation of patent right |
Decision date of declaring invalidation: 20231031 Decision number of declaring invalidation: 562713 Granted publication date: 20220823 |
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| IW01 | Full invalidation of patent right |