太陽能電池的測試

太陽能電池的測試太陽輻射的基本特性幾個描述光的物理概念：（1）發(fā)光強(qiáng)度按照197916屆國防計量會議（CGPN）確定，以坎德拉（cd）為發(fā)光強(qiáng)度的計量單位?？驳吕且还庠丛诮o定的方向上的光強(qiáng)度，該光源發(fā)出頻率為5401012Hz的光學(xué)輻射，且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1/683WSr-1（2）光通量lm），它用來計量所發(fā)出的總光量，發(fā)光強(qiáng)度為1cd的點光源，向周圍空間均勻發(fā)出4流明的光能量。

（3）光強(qiáng)度指照射于一表面的光強(qiáng)度，它用勒克斯（lx1lm光通量的光強(qiáng)射到1m2面積上時，該面積所受的光照度（簡稱照度）就是1lx。（4）輻射度W/m2或mw/cm2。輻照度及其均勻性對空間應(yīng)用，規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)輻照度為1367w/m2（另一種較早的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為1353w/m2），對地面應(yīng)用，規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)輻照度為1000w/m2。實際上地面陽光和很多復(fù)雜因素有關(guān)，這一數(shù)值僅在特定的時間及理想的氣候和地理條件下才能獲得。地面上比較常見的輻射照度是在600~900w/m2范圍內(nèi)，除了輻照度數(shù)值范圍以外，太陽輻射的特點之一是其均勻性，這種均勻性保證了同一太陽電池方陣上各點的輻照度相同。光譜分布太陽電池對不同波長的光具有不同的響應(yīng)，就是說輻照度相同而光譜成分不同的光照射到同一太陽電池上，其效果是不同的，太陽光是各種波長的復(fù)合光，它所含的光譜成分組成光譜分布曲線，而且其光譜分布也隨地點、時間及其它條件的差異而不同，在大氣層外情況很單純，太陽光譜幾乎相當(dāng)于6000K的黑體輻射光譜，稱為AMO光譜。在地面上，由于太陽光透過大氣層后被吸收掉一部分，這種吸收和大氣層的厚度及組成有關(guān)，因此是選擇性吸收，結(jié)果導(dǎo)致非常復(fù)雜的光譜分布。而且隨著太陽天頂角的變化，陽光透射的途徑不同吸收情況也不同。所以地面陽光的光譜隨時都在變化。因此從測試的角度來考慮，需要規(guī)定一個標(biāo)準(zhǔn)的地面太陽光譜分布。目前國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定，在晴朗的氣候條件下，當(dāng)太陽透過大氣層到達(dá)地面所經(jīng)過的路程為大氣層厚度的1.5倍時，其光譜為標(biāo)準(zhǔn)地面太陽光譜，簡稱AM1.5標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜。此時太陽的天頂角為48.19，原因是這種情況在地面上比較有代表性。

綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)地面陽光條件具有1000w/m2的輻照度，AM1.5的太陽光譜以及足夠好的均勻性和穩(wěn)定性，這樣的標(biāo)準(zhǔn)陽光在室外能找到的機(jī)會很少，而太陽電池又必須在這種條件下測量，因此，唯一的辦法是用人造光源來模擬太陽光，即所謂太陽模擬器。3．2．1輻照不均勻度的檢測3．2太陽模擬器某些光學(xué)特性的檢測輻照不均勻度＝±（最大輻照度－最小輻照度）/（最大輻照度＋最小輻照度）×100％在測量單體電池時，輻照不均勻度應(yīng)使用不超過待測電池面積1/4的檢測電池來檢測。在測量組件時，應(yīng)使用不超過待測組件面積1/10的檢測電池來檢測。3．3．2輻照不穩(wěn)定的檢測輻照不穩(wěn)定度＝±（最大輻照度－最小輻照度）/（最大輻照度＋最小輻照度）3．3．3光譜失配誤差計算光譜失配誤差=式中：

分別是被測電池（T）和標(biāo)準(zhǔn)電池（S）在AM1.5狀態(tài)下的相對光譜電流，即光譜電流i(λ)與短路電流I之比：(3.3.1)

(3.3.1)

B(λ)－1定義為光譜，它表示太陽模擬器光譜輻照度еsim(λ)和AM1.5的光譜輻照度。еAM1.5(λ)的相對偏差：

即

:3.3單體太陽電池測試圖29測量伏安特性的電路框圖測試項目電性能測試的一般規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地面標(biāo)準(zhǔn)陽光光譜采用總輻射的AM1.5標(biāo)準(zhǔn)陽光光譜。地面陽光的總輻照度規(guī)定為1000w/m2。對定標(biāo)測試，標(biāo)準(zhǔn)測試溫度的允許差為+1C。對非定標(biāo)準(zhǔn)測試。標(biāo)準(zhǔn)測試溫度允許差為+2C。如受客觀條件所限，只能在非標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行測試，，則必須將測量結(jié)果換算到標(biāo)準(zhǔn)測試條件。標(biāo)準(zhǔn)測試溫度規(guī)定為25C測量儀器與裝置（1）標(biāo)準(zhǔn)太陽電池標(biāo)準(zhǔn)太陽電池用于校準(zhǔn)測試光源的輻射照度。對AM1.5工作標(biāo)準(zhǔn)太陽電池作定標(biāo)測試時，用AM1.5二級標(biāo)準(zhǔn)太陽電池校準(zhǔn)輻射度。在非定標(biāo)測試中，一般用AM1.5工作標(biāo)準(zhǔn)輻照度，要求時用AM1.5級標(biāo)準(zhǔn)太陽電池。（2）電壓表電壓表的精度應(yīng)不低于0.5級。（3）取樣電阻取樣電阻的精確度應(yīng)不低于+0.2%。必須采用四端精密電阻電池短路電流和取樣電阻值的乘積應(yīng)不超過電池開路電壓的3%。（4）負(fù)載電阻負(fù)載電阻應(yīng)能從零平滑地調(diào)節(jié)到10K以上。必須有足夠的功率容量，以保證在通電測量時不會因發(fā)熱而影響測量精度。當(dāng)可變電阻不能滿足上述條件時，應(yīng)采用等效的電子可變負(fù)載。

（5）函數(shù)記錄儀函數(shù)記錄儀有于記錄太陽電池的伏安特性曲線。函數(shù)記錄儀的精密應(yīng)不低于0.5級。對函數(shù)記錄儀內(nèi)阻的要求和對電壓表內(nèi)阻的要求相同。（6）溫度計溫度計或測溫系統(tǒng)的儀器誤差應(yīng)不超過+0.5C測量系統(tǒng)的時間響應(yīng)不超過1秒。測量探頭的體積和形狀應(yīng)保證它能盡量靠近太陽電池的pn結(jié)安裝。（7）室內(nèi)測試光源輻照度、輻照和均勻度、穩(wěn)定度、準(zhǔn)直性及光譜分布均應(yīng)符合一定的要求。所規(guī)定的測試項目中，開路電壓和短路電流可以用電直接測量，其它參數(shù)從伏安特性求出。從非標(biāo)準(zhǔn)測試條件換算到標(biāo)準(zhǔn)測試條件電流和電壓換算公式:當(dāng)測試溫度、輻照度和標(biāo)準(zhǔn)測試條件不一致時，可用以下?lián)Q算公式校正到標(biāo)準(zhǔn)測試條件：(3.4.1)

室外陽光下測試(1)測試場地及周圍環(huán)境測試場地周圍的地面空曠，不遮光。反光及散光的任何物體。測試場地周圍地面上應(yīng)無高反射的物體，如冰雪、白灰和亮沙子等。(2)氣候及陽光條件天氣及晴朗，太陽周圍無云。(3)安裝要求被測電池、標(biāo)準(zhǔn)電池應(yīng)安裝在同一平面上，并盡量靠近，測試平面的法線和入射光線的夾角應(yīng)不大于53.4太陽電池組件測試方法組件的額定工作溫度(NOCT)組件的額定工作溫度和它的實際工作溫度tr以及環(huán)境溫度te之間有如下的經(jīng)驗公式：(3.4.1)式中E為測量時的實際輻照度。以下是一組參考（NOCT）：電阻的測量絕緣電阻測量是測量組件輸出端和金屬基板或框架之間的絕緣電阻。在某些環(huán)境試驗項目進(jìn)行前后都需測量絕緣電阻。在測量前先作安全檢查，對于已經(jīng)安裝使用的方陣首先應(yīng)檢查對地電位、靜電效應(yīng)，以及金屬基板、框架、支架等接地是否良好等，建議最好光用容量足夠大的開關(guān)設(shè)備把待測方陣的輸出端短路后再進(jìn)行測量，可以用普通的兆歐表來測量絕緣電阻，但應(yīng)選用電壓等級大致和待測方陣的開路電壓相當(dāng)?shù)恼讱W表。測量絕緣電阻時，大氣相對溫度應(yīng)不大于75%。3.5地面用硅太陽電池組件環(huán)境試驗概況3．5．1溫度交變從高溫到低溫反復(fù)交替變化稱為溫度交變。交變的溫度范圍規(guī)定為—40+3~+35+2C。凡用鋼化玻璃為蓋板的組件應(yīng)交變200次，用優(yōu)質(zhì)玻璃作蓋板的組件應(yīng)交變50次。在進(jìn)行每項試驗前后均應(yīng)測量電性能參數(shù)，并觀察試驗后外表有列異常.3．5．2高溫貯存地面用太陽電池組件應(yīng)放在85+2C的高溫環(huán)境下存貯16小時。3．5．3低溫貯存地面用太陽電池組件應(yīng)放在—40+3C的低溫環(huán)境下貯存16小時。3．5．4恒定濕熱貯存地面用太陽組件應(yīng)放應(yīng)相對濕度為90~95%，溫度為40+2C的濕熱環(huán)境下存放4天。試驗結(jié)束電性能測試及外觀檢查絕緣電阻，小于1M者為不合格。

3．5．5振動、沖擊3．5．6鹽霧試驗在近海環(huán)境中使用的太陽電池組件應(yīng)進(jìn)行此項試驗，即在溫度35+2C5%氯化鈉水溶液的霧氣中貯存96小時后，檢查外觀、最大輸出功率及絕緣電阻。3．5．7冰雹試驗?zāi)M冰雹試驗所用的鋼球重227+2g，下落高度視組件蓋板材料而定，鋼化玻璃：高度100cm，優(yōu)質(zhì)玻璃：50cm。向太陽電池組件中心下落1次。3．5．8地面太陽光輻照試驗此項試驗應(yīng)在模擬地面太陽光輻照試驗箱中進(jìn)行。模擬太陽光應(yīng)垂直照射組件，輻照度為1.12KW+10%，并具