1、使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀器測(cè)量太陽(yáng)能電池的功率輸出當(dāng)前，全球正瀕臨著嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，而且能源日漸緊缺。太陽(yáng)能由于具有清潔和可再生的特點(diǎn)，所以成為首選的替代能源，推進(jìn)相關(guān)的太陽(yáng)能電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)飛快進(jìn)展。這一切變幻加大了太陽(yáng)能行業(yè)對(duì)太陽(yáng)能電池（以及太陽(yáng)能電池模塊）測(cè)試與測(cè)量解決計(jì)劃的需求。典型測(cè)量太陽(yáng)能電池測(cè)量通常包括以下關(guān)鍵參數(shù)。開(kāi)路（voc）為零時(shí)的電池電壓。短路電流（isc）負(fù)載為零時(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)

2、的電池電流。器件的轉(zhuǎn)換效率（）在太陽(yáng)能電池銜接至?xí)r，轉(zhuǎn)換（從光能轉(zhuǎn)換為電能）和收集的功率百分比。 的計(jì)算辦法為：最大功率點(diǎn) pmax 除以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(shù)（ff）最大功率點(diǎn) pmax 除以開(kāi)路電壓（voc）和短路電流（isc）·電池性能·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圖圖中文字中英對(duì)比：ampsiscpmaxvoltsvocaiscpmaxvvoc常用解決計(jì)劃目前，太陽(yáng)能電池測(cè)試解決計(jì)劃分為兩大類：成套系統(tǒng)和通用測(cè)試儀器。成套系統(tǒng)適

3、用于驗(yàn)證和創(chuàng)造測(cè)試階段。這些系統(tǒng)可以確保測(cè)試的可重復(fù)性，由于它們經(jīng)過(guò)編程，可對(duì)太陽(yáng)能電池舉行一系列電池測(cè)試。討論人員通常會(huì)用法設(shè)計(jì)試驗(yàn)室中的通用測(cè)試儀器。他們用法半導(dǎo)體器件參數(shù)分析儀測(cè)量二極管器件特性，用法 lcr 測(cè)量計(jì)（電阻測(cè)量計(jì)）測(cè)量材料/器件的電感、電容和電阻。在測(cè)試囫圇太陽(yáng)能電池輸出功率時(shí)，許多討論試驗(yàn)室會(huì)用法低功率 4 象限電源（有時(shí)簡(jiǎn)稱 smu），該電源可以：精確地供給正和負(fù)電壓（供給也稱施加）；精確地供給正和負(fù)電流（供給負(fù)電流是將電流吸入電源的過(guò)程）；精確測(cè)量被測(cè)件的電壓和電流（測(cè)量也稱感知）。4 象限電源的用途非常廣泛，但其能夠?yàn)楸粶y(cè)件提供的最大電流和功率較小。大部分精密型

4、4 象限電源只能供給 3 a 或 20 w 的延續(xù)電力。這種最大電流和功率適合小型自立電池測(cè)試，但隨著電池技術(shù)的進(jìn)展，電池的效率、電流密度和尺寸均浮現(xiàn)了較大幅度的增長(zhǎng)，電池功率輸出可能很快超過(guò) 4 象限電源的最大額定值。太陽(yáng)能電池模塊通常能夠提供超過(guò) 50 w 甚至可以達(dá)到 300w 或以上的輸出，這意味著對(duì)其舉行測(cè)試將無(wú)法繼續(xù)用法 4 象限電源。為此，工程師必需用法現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載、直流電源、數(shù)字、數(shù)據(jù)采集設(shè)備（包括溫度測(cè)量、掃描、開(kāi)關(guān)和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備等）構(gòu)成靈便的測(cè)試系統(tǒng)，才干在廣泛的工作范圍內(nèi)對(duì)這些太陽(yáng)能電池模塊舉行測(cè)試，同時(shí)保證測(cè)量精度。例如，您可以用法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)掃描環(huán)境溫度、被測(cè)件溫度

5、、校準(zhǔn)參考電池的電壓以及其他需要在測(cè)試中捕捉的測(cè)試參數(shù)。戶外測(cè)試部分工程師可能會(huì)用法配備了太陽(yáng)器的成套太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)綻開(kāi)測(cè)試。太陽(yáng)仿真器是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源，可以控制照耀太陽(yáng)能電池的光能。但是當(dāng)太陽(yáng)能電池或模塊過(guò)大時(shí)，太陽(yáng)仿真器無(wú)法產(chǎn)生足夠的光能。例如，被測(cè)的太陽(yáng)能電池模塊可能是大型戶外太陽(yáng)能收集系統(tǒng)的一部分。此時(shí)，測(cè)試只能以太陽(yáng)作為真切的物理光源。因?yàn)樵趹敉庥梅ǔ商诇y(cè)試系統(tǒng)（無(wú)太陽(yáng)仿真器）舉行測(cè)試是不現(xiàn)實(shí)的，工程師不得不放棄這種測(cè)試辦法，而采納由標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀器構(gòu)成的其他測(cè)試解決計(jì)劃。戶外測(cè)試還需考慮溫度因素。電池性能會(huì)受到溫度的影響，因此在測(cè)試時(shí)，有須要用法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或溫度測(cè)量系統(tǒng)舉行溫度監(jiān)測(cè)

6、。不僅電池性能會(huì)受到溫度的影響，測(cè)試設(shè)備同樣會(huì)受到溫度的影響。許多儀器廠商未指明測(cè)試設(shè)備在非室溫條件（25 ± 5 °c）下的技術(shù)指標(biāo)，而優(yōu)質(zhì)測(cè)試設(shè)備廠商會(huì)提供溫度系數(shù)技術(shù)指標(biāo)，以協(xié)助調(diào)節(jié)測(cè)試儀器的精度指標(biāo)，從而修正在非指定溫度范圍下的操作。因此，為了在不行能控制溫度的戶外環(huán)境中正確用法測(cè)試儀器，您需要了解實(shí)時(shí)溫度，并按照溫度系數(shù)技術(shù)指標(biāo)舉行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，以確保測(cè)試儀器的精度。大功率測(cè)試的負(fù)載對(duì)于大功率應(yīng)用，您可以用法標(biāo)準(zhǔn)電子負(fù)載舉行太陽(yáng)能電池測(cè)試。因?yàn)榱?xí)慣了用法成套系統(tǒng)或 4 象限電源，許多工程師在舉行太陽(yáng)能電池測(cè)試時(shí)不會(huì)想到電子負(fù)載。鑒于太陽(yáng)能電池可以產(chǎn)生能量，在用法 4

7、 象限電源對(duì)其舉行測(cè)試時(shí)，電源的實(shí)際工作模式如下：太陽(yáng)能電池對(duì)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 4 象限電源觀看到的是負(fù)電流（相對(duì)其端點(diǎn)）。此時(shí)也可以說(shuō)是 4 象限電源在汲取電流。在電學(xué)上，對(duì)端點(diǎn)施加正電壓，且電流流向自身（即汲取電流）的電源稱為電子負(fù)載。因此，對(duì)大部分太陽(yáng)能電池測(cè)試來(lái)說(shuō)，假如有光芒照在太陽(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(fù)載用法。用法電子負(fù)載的優(yōu)勢(shì)在于它可以適應(yīng)全部的電流和功率：用法 50w 或更高（可達(dá)數(shù)千 w 和數(shù)百 a）的電子負(fù)載，我們可以跳出 4 象限電源僅能提供 3a、20 w 電能的限制。電子負(fù)

8、載可在恒壓（或 cv）模式下工作。恒壓模式下，負(fù)載將調(diào)節(jié)流經(jīng)自身的電流，以調(diào)整其端點(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：用法負(fù)載控制太陽(yáng)能電池輸出的電壓，然后測(cè)量生成的電流（ 2 所示）。部分負(fù)載（例如 agilent n3300 系列）可以迅速執(zhí)行 cv 定位點(diǎn)列表以掃描恒壓模式的輸出電壓，從而迅速繪制 i-v 曲線。與此同時(shí)，負(fù)載可以將從太陽(yáng)能電池流向負(fù)載的電流波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字波形（與捕捉跡線類似）。通過(guò)繪制掃描控制的 cv 電壓和數(shù)字轉(zhuǎn)換的實(shí)際電流圖像，您可以創(chuàng)建 i-v 曲線。因?yàn)檫@一切可以作為迅速掃描在短時(shí)光內(nèi)完成，囫圇測(cè)試可在大約一秒鐘的時(shí)光內(nèi)實(shí)現(xiàn)，即在電

9、池受熱和溫度因密集光源照耀浮現(xiàn)變幻前完成。圖 2：用法 cv 模式下的電子負(fù)載測(cè)量 i-v 曲線圖中文字中英對(duì)比：ampsvscendv = vshortset lower v, meas imax power point when v*i = max is used to determine efficiencystart v = vocvocvoltsprocess:set electronic load to cvset electronic load v = vocmeasure idecrement cv settingmeasure i at each step of the lo

10、opstop when cv setting = vscplot i-v curveuse v, i pairs to determine max poweravsc結(jié)束v = vshort設(shè)定低電壓，測(cè)量電流最大功率點(diǎn)（v*i 值最大時(shí)）用于確定效率起始電壓 vocvocv步驟：設(shè)定電子負(fù)載為 cv設(shè)定電子負(fù)載 v voc測(cè)量電流逐步下調(diào) cv 設(shè)置在循環(huán)的每個(gè)步驟測(cè)量電流在 cv 設(shè)定 vsc 時(shí)停止繪制 i-v 曲線圖用法 v 和 i 乘積確定最大功率許多電子負(fù)載具有工作電壓下限，由于大部分電子負(fù)載以 fet 為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。要正確地傳導(dǎo)電流，fet 需要一個(gè)流經(jīng) fet 的最小電壓，意味著

11、負(fù)載的 + 和 輸入端點(diǎn)間有一個(gè)最小工作電壓。通常，電子負(fù)載的最小輸入電壓為 2 到 3 w。為電子負(fù)載串聯(lián)一個(gè)直流電源可以消退這個(gè)限制。參見(jiàn)圖 3，用于為電子負(fù)載提供補(bǔ)償電壓的直流電源稱為補(bǔ)償電源。通常，補(bǔ)償電源設(shè)為 3 v，以確保滿足電子負(fù)載的最小電壓需求。直流電源的電壓不會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池產(chǎn)生影響。直流電源是一個(gè)浮置器件，最多會(huì)將太陽(yáng)能電池偏置 3 v。圖 3：配置用于太陽(yáng)能電池測(cè)試的電子負(fù)載和補(bǔ)償電源圖中文字中英對(duì)比：solar celloffset supplyset to 3vcurrent flowelectronic loadalways has 3v on inputs太陽(yáng)能電池補(bǔ)償電源設(shè)為 3v電流電子負(fù)載輸入端始終保持 3v 電壓結(jié)論和更多信息全球?qū)η鍧?、可再生能源的迫切需求正推進(jìn)著太陽(yáng)能電池技術(shù)高速進(jìn)展。隨著太陽(yáng)能電池尺寸的增強(qiáng)和效率的提升，電池測(cè)試可能會(huì)碰到更大的電流和功率，因此市場(chǎng)需要更靈