使用測試儀器測量太陽(yáng)能電池的功率輸出

序言

太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的成長(cháng)增加了對太陽(yáng)能電池(及太陽(yáng)能模組)測試和測量解決方案的需求，而且隨著(zhù)太陽(yáng)能電池尺寸的增大和效率的提高，電池測試需要運用更大的電流和更高的功率水平，這就要求采用更加靈活的測試設備

典型測量

測試較小的單個(gè)電池時(shí)，這些最大電流和功率是可接受的，但是隨著(zhù)電池技術(shù)向更高的效率、更大的電流密度和更大的電池尺寸推進(jìn)，電池的功率輸出將很快會(huì )超出這些四象限電源的最大額定值太陽(yáng)能模組的輸出通常會(huì )超過(guò)50W,而且可能會(huì )爬升至300W或更高，這意味著(zhù)許多針對模組的測試都無(wú)法使用四象限電源來(lái)完成

在這些情況下，工程師應當借助于現成的電子負載、直流電源、DMM和數據采集設備，包括溫度測量、掃描、轉換和數據記錄設備，以便在寬泛的操作范圍內靈活地進(jìn)行獨特的測試，并且達到預期的測試精度例如，可以使用數據采集系統來(lái)掃描環(huán)境和待測器件的溫度，已校準的參考電池的電壓，以及在測試中需要捕獲的各種其他測試參數

太陽(yáng)能電池測量通常包括以下關(guān)鍵參數。

開(kāi)路電壓(Voc)――電流為零時(shí)的電池電壓。

短路電流(Isc)――負載電阻為零時(shí)的電池電流。

電池的最大功率輸出(Pmax)――電池產(chǎn)生最大功率時(shí)的電壓和電流點(diǎn)。I-V 曲線(xiàn)上的 Pmax 點(diǎn)通常指最大功率點(diǎn)(MPP)。

Pmax 電壓(Vmax)――Pmax 時(shí)的電池電壓。

Pmax 電流(Imax)――Pmax 時(shí)的電池電流。

現在，太陽(yáng)能電池測試解決方案主要有兩種形式：完整的交鑰匙系統和通用的測試儀器如果需要在太陽(yáng)能電池最大輸出功率時(shí)進(jìn)行測試，許多研究實(shí)驗室都具備低功耗四象限電源。

器件的轉換效率(η)――在太陽(yáng)能電池連接至電路時(shí)，轉換(從光能轉換為電能)和收集的功率百分比。η 的計算方法為：最大功率點(diǎn) Pmax 除以標準測試條件(STC)下的輸入光輻照度(E,單位：W/m2)和太陽(yáng)能電池表面積(Ac,單位：平方米)。

· 占空因數(FF)――最大功率點(diǎn) Pmax 除以開(kāi)路電壓(Voc)和短路電流(Isc)

· 電池二極管性能

· 電池串聯(lián)電阻

· 電池并聯(lián)電阻

圖 1:太陽(yáng)能電池的電流電壓曲線(xiàn)圖

圖中文字中英對照：

常用解決方案

目前，太陽(yáng)能電池測試解決方案分為兩大類(lèi)：成套系統和通用測試儀器。成套系統適用于驗證和制造測試階段。這些系統可以確保測試的可重復性，因為它們經(jīng)過(guò)編程，可對太陽(yáng)能電池進(jìn)行一系列電池測試。

研究人員通常會(huì )使用半導體設計實(shí)驗室中的通用測試儀器。他們使用半導體器件參數分析儀測量二極管器件特性，使用 LCR 測量計(電感電容電阻測量計)測量材料/器件的電感、電容和電阻。