使用測試儀器測量太陽(yáng)能電池的功率輸出

精確地供應正和負電壓(供應也稱(chēng)施加);

精確地供應正和負電流(供應負電流是將電流吸入電源的過(guò)程);

精確測量被測件的電壓和電流(測量也稱(chēng)感知)。

4 象限電源的用途十分廣泛，但其能夠為被測件提供的最大電流和功率較小。大部分精密型 4 象限電源只能供應 3 A 或 20 W 的連續電力。這種最大電流和功率適合小型獨立電池測試，但隨著(zhù)電池技術(shù)的發(fā)展，電池的效率、電流密度和尺寸均出現了較大幅度的增長(cháng)，電池功率輸出可能很快超過(guò) .

為此，工程師必須使用現有的標準電子負載、直流電源、數字萬(wàn)用表、數據采集設備構成靈活的測試系統，才能在廣泛的工作范圍內對這些太陽(yáng)能電池模塊進(jìn)行測試，同時(shí)保證測量精度。例如，您可以使用數據采集系統掃描環(huán)境溫度、被測件溫度、校準參考電池的電壓以及其他需要在測試中捕獲的測試參數。

戶(hù)外測試

有些工程師會(huì )使用交鑰匙的太陽(yáng)能電池測試設備來(lái)進(jìn)行測試，這種設備采用一種太陽(yáng)能模擬器，這是一種標準化的光源，可用于控制進(jìn)入太陽(yáng)能電池的光能不過(guò)，如果太陽(yáng)能電池或模組非常大，太陽(yáng)能模擬器將無(wú)法產(chǎn)生充足的光

例如，被測的太陽(yáng)能模組可能是大型戶(hù)外太陽(yáng)能采集系統的一部分在這種情況下，太陽(yáng)本身將是測試中唯一實(shí)際可用的光源既然在戶(hù)外實(shí)際上不可能運輸一套無(wú)太陽(yáng)能模擬器的完整的交鑰匙測試系統，所以這種測試就需要使用由標準測試儀器改進(jìn)而成的某些其他測試解決方案來(lái)執行戶(hù)外測試需要考慮的另一項因素是溫度因為電池的性能會(huì )受到溫度的影響，因此需要在測試中監視溫度不僅電池性能依賴(lài)于溫度，而且測試設備的性能也依賴(lài)于溫度

許多儀器供應商沒(méi)有指明他們的測試設備在溫度處于室溫附近極窄范圍(如25℃±5℃)之外時(shí)的性能其他供應商則提供了一項溫度系數規格，能夠調整測試設備的精度規范，以針對工作在其指定工作溫度范圍之外進(jìn)行校正大功率測試的負載

對于大功率應用，您可以使用標準電子負載進(jìn)行太陽(yáng)能電池測試。由于習慣了使用成套系統或 4 象限電源，許多工程師在進(jìn)行太陽(yáng)能電池測試時(shí)不會(huì )想到電子負載。鑒于太陽(yáng)能電池可以產(chǎn)生能量，在使用 4 象限電源對其進(jìn)行測試時(shí)，電源的實(shí)際工作模式如下：太陽(yáng)能電池對電源的端點(diǎn)施加了一個(gè)正電壓。同時(shí)，電流從太陽(yáng)能電池流向 4 象限電源的端點(diǎn)，意味著(zhù) 4 象限電源觀(guān)察到的是負電流(相對其端點(diǎn))。此時(shí)也可以說(shuō)是 4 象限電源在吸收電流。在電學(xué)上，對端點(diǎn)施加正電壓，且電流流向自身(即吸收電流)的電源稱(chēng)為電子負載。因此，對大部分太陽(yáng)能電池測試來(lái)說(shuō)，如果有光線(xiàn)照在太陽(yáng)能電池上，且電池正在產(chǎn)生電力，4 象限電源即作為電子負載使用。使用電子負載的優(yōu)勢在于它可以適應所有的電流和功率：使用 50W 或更高(可達數千 W 和數百 A)的電子負載，我們可以跳出 4 象限電源僅能提供 3A、20 W 電能的限制。

使用電子負載的優(yōu)勢在于這種負載可用在各種電流和功率水平使用額定50W或高達數千瓦特和數百安培的電子負載，可以輕松克服四象限電源帶來(lái)的3A,20W的限制

電子負載可在恒壓模式下工作，也稱(chēng)為CV模式在CV模式下，負載可以通過(guò)調節流經(jīng)自己的電流，從而調整它兩端的電壓，以保持恒定的電壓值因此，CV模式可用于創(chuàng )建電壓掃描，使用負載來(lái)控制太陽(yáng)能電池輸出端的電壓，然后測量產(chǎn)生的電流

有些負載(如M9700系列)可以快速地執行一系列CV定位點(diǎn)，以便在CV模式下掃描輸出電壓，從而快速地描繪出I-V曲線(xiàn)同時(shí)，負載可以將從太陽(yáng)能電池流出到負載內的電流波形數字化，類(lèi)似于捕獲示波器曲線(xiàn)

電子負載可在恒壓(或 CV)模式下工作。恒壓模式下，負載將調整流經(jīng)自身的電流，以調節其端點(diǎn)的電壓，使其保持在一個(gè)恒定值。因此，恒壓模式可用于創(chuàng )建電壓掃描：使用負載控制太陽(yáng)能電池輸出的電壓，然后測量生成的電流(如圖 2 所示)。部分負載(例如 Agilent N3300 系列)可以快速執行 CV 定位點(diǎn)列表以?huà)呙韬銐耗Ｊ降妮敵鲭妷?，從而快速繪制 I-V 曲線(xiàn)。與此同時(shí)，負載可以將從太陽(yáng)能電池流向負載的電流波形轉換成數字波形(與捕獲示波器跡線(xiàn)類(lèi)似)。通過(guò)繪制掃描控制的 CV 電壓和數字轉換的實(shí)際電流圖像，您可以創(chuàng )建 I-V 曲線(xiàn)。由于這一切可以作為快速掃描在短時(shí)間內完成，整個(gè)測試可在大約一秒鐘的時(shí)間內實(shí)現，即在電池受熱和溫度因密集光源照射出現變化前完成。

圖 2:使用 CV 模式下的電子負載測量 I-V 曲線(xiàn)

圖中文字中英對照：

使用 V 和 I 乘積確定最大功率

許多電子負載具有工作電壓下限，因為大部分電子負載以 FET 為基礎設計。要正確地傳導電流，FET 需要一個(gè)流經(jīng) FET 的最小電壓，意味著(zhù)負載的 + 和 – 輸入端點(diǎn)間