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光伏用太阳光模拟器介绍

2013-3-5 01:59| 发布者: 有机硅测试技术| 查看: 20613| 评论: 0

摘要: 中国的光伏产业在2004年之后经历了快速发展的过程,连续5年的年增长率超过100%,2010年中国光伏电池产量已超过全球总产量的50%。目前已有数十家太阳能光伏公司分别在海内外上市,诞生了如无锡尚德、保定英利、宁晋晶 ...

2  I-V测试系统

       太阳能产业的成长增加了对太阳能电池(及太阳能模组)测试和测量解决方案的需求,所有I-V测试系统都主要由电子负载,数据采集和计算机等设备构成。进行IV曲线测试,要在极短的时间内,通常几个ms到十几个ms,记录辐照度、电流和电压信号。但随着计算机的发展,这已经不是问题,就算最低的太阳模拟器QuickSun,以10bits的速度,也能在2ms内同时采集辐照度,电流和电压信号,取得4096个数据组,然后将邻近8个平均,得到512个IV曲线数据点,这里需处理的关键是如何改善信噪比和保证精度。

       而且随着太阳能电池尺寸的增大和效率的提高,电池测试需要运用更大的电流和更高的功率水平,这就要求采用更加灵活的I-V测试系统。虽然各厂家的太阳模拟器的I-V测试系统的设计略有不同,但都根据的太阳电池的等效电路原理如图3:

图3  太阳电池的等效电路

       测量的重要参数有Pmax, Imax, Vmax,Isc,Voc,FF,Eff, Rs, Rp以及I-V曲线,各主要参数标注如图4。

 

图4 I-V曲线及太阳电池主要性能参数

       在测试较小的单个电池时,它们的最大电流和功率是太阳模拟器的I-V测试系统可接受的,但是随着太阳光伏组件技术向更大的尺寸推进,组件的尺寸输出将很快会超出太阳模拟器的有效光谱辐照度的量测范围。在这些情况下,测试工程师应当借助于电子负载、直流电源和数据采集设备,包括温度测量、扫描、转换和数据记录设备,进行户外测试,并且达到预期的测试精度。但户外测试时,需要考虑的另一项因素是温度。因为电池的性能会受到温度的影响,因此需要在测试中监视温度。不仅电池性能依赖于温度,而且测试设备的性能也依赖于温度。如果测试温度与标定温度之差大于2℃,则必须对测试值按实测温度进行校正。

       稳态氙灯虽然适合于薄膜、多结等长响应时间的电池测试,但技术上氙灯稳态光源达到大面积的AAA标准,还有一段路要走,并且稳态模拟器的造价不菲。英国和德国有几家公司使用LED或金卤灯作稳态光源,只能到BBA甚至CBA的标准。目前已有厂家采用氙灯稳态光源,能达到AAA标准,更为适合测试长响应时间的电池,但存在价格高且能耗大的不足。光伏企业在选购太阳模拟器时还需考虑模拟器光源的使用寿命,以达到最大性价比。有些太阳模拟器的光源采用了高电流密度,导致其氙灯寿命很短,只有1万到3万次,而有些太阳模拟器的寿命由于采用了其他技术,其光源的寿命则可达50万次。

      脉冲模拟器由于在大面积范围内辐射度均匀性好,能够更好地适应于大尺寸组件的测试.这类模拟器的另外一个优点是,被测电池热输入可以忽略,这样在测试时被测点出与环境测试温度保持一致,而环境温度是可以很容易精确测量的。脉冲模拟器能更为广泛使用的原因主要有两点:一是经济性,单闪光源的能耗、造价都要比稳态光源低很多;二是测试时,组件的升温单闪光比稳态光相对要小。有研究报告认为,要准确测量这种长响应时间的电池,光脉冲时间需达100ms甚至更长的脉冲长度和测试时间。若单闪长脉冲技术能取得突破,则对稳态氙灯在长响应时间电池领域的领先优势造成极大冲击。

       总之,我们在选购太阳模拟器的时候首先要关注太阳模拟器的两个关键部件,一个是光源,另一个则是I-V测试系统。除此之外,则需考虑太阳模拟器的控温系统,甚至需更进一步评估各太阳模拟器厂家的对太阳模拟器测量技术的理解,对他们所采用的被测太阳电池串并联电阻计算方法的科学性做一个全面的评估,如此,才能真正买到一款适合各企业自身产品的太阳模拟器。

 

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