基于交鑰匙系統(tǒng)和通用測試儀器的太陽能電池測試解決方案

太陽能產(chǎn)業(yè)的成長增加了對太陽能電池（及太陽能模組）測試和測量解決方案的需求，而且隨著太陽能電池尺寸的增大和效率的提高，電池測試需要運用更大的電流和更高的功率水平，這就要求采用更加靈活的測試設(shè)備。

通常需要測量太陽能電池的幾項關(guān)鍵參數(shù)。這些參數(shù)是：

● VOC——開路電壓。在電流等于0時的電池電壓。

● ISC——短路電流。當負載電阻等于0時，從電池流出的電流。

● Pmax——電池的最大功率輸出。電池輸出最大功率時的電壓值和電流值。I-V曲線（圖1）上的Pmax點通常被稱為最大功率點（MPP）。


圖1 這張?zhí)柲茈姵氐腎-V曲線顯示了Pmax及其與Imax和Vmax的關(guān)系

● Vmax——在Pmax點，電池的電壓值。

● Imax——在Pmax點，電池的電流值。

● η——器件的轉(zhuǎn)換效率。當太陽能電池連接到某個電路時，這個值等于被轉(zhuǎn)換的能量（從吸收的太陽光到電能）與被采集的能量的百分比。這個值可以通過將 Pmax除以輸入的光輻照度（E，單位是W/m2，在標準測試條件下進行測量），再乘以太陽能電池的表面積（AC, 單位是平方米）計算得到。

● 填充因子（FF）—Pmax除以VOC再乘上ISC 。

● 電池二極管屬性。

● 電池串聯(lián)電阻。

● 電池旁路電阻（或并聯(lián)電阻）。

常見解決方案

現(xiàn)在，太陽能電池測試解決方案主要有兩種形式：完整的交鑰匙系統(tǒng)和通用的測試儀器。

如果需要在太陽能電池最大輸出功率時進行測試，許多研究實驗室都具備低功耗四象限電源（有時也稱為SMU），并具有以下功能：

● 提供精確的正電壓和負電壓（“提供”也可稱為“施加”）。

● 提供精確的正向和反向電流（提供反向電流也被稱為電流流入到電源中）。

● 精確地測量待測器件（DUT）的電壓和電流（測量也被稱為檢測）。

大多數(shù)高精度四象限電源都只能提供3A的電流或20W的連續(xù)功率。

在測試較小的單個電池時，這些最大電流和功率是可接受的，但是隨著電池技術(shù)向更高的效率、更大的電流密度和更大的電池尺寸推進，電池的功率輸出將很快會超出這些四象限電源的最大額定值。太陽能模組的輸出通常會超過50W，而且可能會爬升至300W或更高，這意味著許多針對模組的測試都無法使用四象限電源來完成。

在這些情況下，工程師應(yīng)當借助于現(xiàn)成的電子負載、直流電源、DMM和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括溫度測量、掃描、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，以便在寬泛的操作范圍內(nèi)靈活地進行獨特的測試，并且達到預期的測試精度。例如，可以使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來掃描環(huán)境和待測器件的溫度，已校準的參考電池的電壓，以及在測試中需要捕獲的各種其他測試參數(shù)。