【摘 要】光伏太阳能模拟仪在测量光伏器件电性能的过程中，常常会因为各种因素导致测量结果产生偏差，从而削弱测量结果的权威性。本文从光源稳定性、光谱匹配、电信号接收转换、测量环境、接触电阻等几个方面进行了归类、分析，并给出相应的解决方案，以提高光伏器件的测量精度。 

　　【关键词】太阳模拟器；测量误差；接触电阻；光谱匹配 

　　在光伏领域里，太阳模拟器常用做模拟太阳光，再配以电子负载、数据采集器和计算机等配套设备，可以用来测量如太阳能电池片、太阳能组件等光伏器件的电性能，如Pmax、Imax、Vmax、FF、Eff、Rs、Rsh等[1]。这些参数不仅反映了光伏器件的电学性能，而且影响产品的最终质量，因此，一台可靠精准的太阳模拟器，不仅对生产工艺有参考意义，更关系到产品的品质和制造厂商的利润和信誉。本文对影响太阳模拟器测量误差的一些因素进行了归纳、分析，以期能够解决光伏产品的研究及生产过程中出现的一些问题。 

　　一、偏差分析 

　　1.1光强的稳定性，如果使用闪光模拟器，就代表着没有稳定的光辐照度。为了解决这个问题，实际测量时可以采用同步测量然后光辐照度修正的方法，也就是同时采样太阳电池组件的电压、电流和参考太阳电池的短路电流，然后将参考太阳电池标定的光辐照度归一化到标准光辐照度，得到的修正系数修正被测组件的电流。 

　　1.2太阳模拟器光辐照度均匀性误差，因为光伏组件面积一般都超过1m2，因此要在如此大的范围内实现光辐照度的高均匀性是比较困难的，其对组件I-V特性曲线的影响很明显。例如，在一个A级太阳模拟器下测量某个组件中，一些输出功率低的太阳电池处于比较高的辐照度下，另一些输出功率高的太阳电池处于比较低的辐照度下，而在另一个A级太阳模拟器下测量恰好相反，就可能产生最大8%的短路电流测量值的差别[2]。 

　　1.3光谱符合性偏差，氙灯的光谱分布随总辐射能量的变化而变化。即使相同的总辐射能量，氙灯的老化也使发光光谱发生变化。如果被测量的组件的光谱响应与参考太阳电池的光谱响应相同，就没有必要进行光谱修正。实际上，这两个愿望都是无法实现的，即使完全同材料同工艺制造的太阳电池的光谱响应也不可能完全相同。因此除了定期矫正光源的光谱外，作为参考的光伏器件尽量选用同待测器件相同的材料及加工工艺[3]。 

　　2、数据采集系统 

　　2.1系统数据采集误差，主要由于有限字长而不能保留原有数据的位数而出现的舍入误差累计造成的计算误差。 

　　2.2A/D、D/A转换误差，在D/A转换电路中，参考电源是唯一影响输出结果的模拟参量，为了保证输出精度，D/A转换电路用高精度电压基准源作为参考电源，因此D/A转换电路对测量误差的影响较小。D/A转换电路分辨率为12位，A/D转换电路分辨率为16位，其参考电源由高精度电源芯片提供，在小信号转换时会引入误差[4]。 

　　2.3电源的噪声干扰，控制系统的电源噪声会对单片机系统产生很大的干扰，而这些噪声通常都是由控制系统的起、停以及负载的变化引起的。 

　　3、测量环境 

　　3.1温度测量的误差，一般的温度测量误差为±1℃，热量对于测量的影响几乎无法消除，特别是对于大面积的测量，因此对于温度传感器，无论是测量环境温度还是测量光伏器件表面温度的传感器精度必须达到十分之一度以内。 

　　3.2温度变化引起的误差，此类误差是由于在测试过程中温度偏移造成的。当温度变化超过一定的范围，半导体器件的性能将发生显著变化，这将给测试系统带来极其恶劣的影响。因此模拟仪的工作环境必须是封闭且有恒温控制系统，开机后稳定30min再开始工作。 

　　4、线阻及接触电阻 

　　4.1测量仪器到光伏器件之间导线的线电阻一般在十几毫欧到几十毫欧，而待测量器件的信号往往比较弱。除了在系统设计时对这部分电阻进行补偿设计，在每次进行测量前，必须对导线的线阻进行补偿调试并设定合理的数值[5]。 

　　4.2测量仪器的引线端子与待测物体之间的接触电阻，一方面采用面接触代替点接触，另一方面对接线端子电镀银，这样可以最大限度的减少接触电阻。 

　　二、测试数据 

　　本次测试数据是在实验室自行搭建的实验测试系统上，按照上述方法进行设备调试前后，对同一块国产多晶硅太阳能组件的功率各连续测试20次。 

　　从对比数据可以看出，经过规范的调整后，组件功率的的标准偏差从1.06下降到了0.37，功率波动范围明显降低。 

　　三、结论 

　　综上所述，要保障光伏器件电性能的测量结果的精确度，不仅要对测量仪器进行精巧的设计，而且在每一次测量前都要进行细致的调整，对于测试系统要定期进行校正与检测，另外对于测试环境要严格控制。