浅谈地面用光伏组件的电性能测试之温度效应

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1、浅谈地面用光伏组件的电性能测试之温度效应作者：李成林、刘思剑摘要：本文介绍了地面用光伏组件的电性能测试原理、测试设备以及相关标准，并对在室内测试过程中的温度效应对地面用晶体硅光伏组件电性能参数的影响等进行阐述。关键词：电性能测试，I-V特性，STC，太阳模拟器，晶体硅太阳能电池，温度效应引言国际电工委员会第82技术委员会为确定地面用光伏组件的额定电气参数（即电性能参数），推出了“标准测试条件STC”(StandardTestCondition)这个概念，其具体条件为：·组件温度：25℃·辐照度：1000W/㎡·光谱辐照度分布：AM

2、1.5由于自然太阳光的光谱辐照度分布会随着地理位置、气候、季节和时间等因素而不同，很多情况下,采用太阳能模拟器作为光源在室内进行组件电性能的测定。在室内的条件下，主要是采用太阳能模拟器来实现对组件电性能的测试。而影响组件额定电气参数测试结果的除了光的因素外还有温度效应、设备因素、人员因素等方面。本文主要介绍了在室内测试时，温度效应对测试结果的影响。1．电性能测试原理地面用光伏太阳能电池组件（以下称组件）的电性能测试是指在一定的光照下输出到负载的电流和电池两端的电压。目前在测量光伏组件的额定电气参数时(“标准测试条件STC”下的电性

3、能），测量的方法通常采用的方法为：在一个近似的AM1.5环境下，采用1000W/㎡的模拟太阳光，用与被测组件具有相同光谱响应的参考组件来修正被测组件测量过程中的辐照度，进而通过测试得到被测组件的电性能参数，最后通过对被测组件的实测数据进行处理，就得到了其电性能参数和I-V曲线；如果测量过程中的环境温度超出了STC所允许的范围，则被测组件的实测数据要根据IEC60891（1987+A1）等相应标准修正到对应于“标准测试条件STC”下的数据后，再进行数据处理进而得到额定电气参数和“标准测试条件STC”下的I-V特性曲线。注：参考组件对

4、应于“标准测试条件STC”的电性能已标定（采用不同的标定方法，包括所使用的设备因素、操作人员、溯源标准，其标定结果的测量不确定度是不同的）。2.测试设备及光学检测太阳光模拟器一般包含三个主要部分：1）光源及其供电装置。2）用于调节射出光束并满足辐照度级别要求的滤光装置（有些专用的太阳光模拟器通常不具备可调节的滤光装置）。3）对太阳光模拟器进行操作的控制系统、数据采集及数据处理系统。目前太阳模拟器分为两种：稳态太阳模拟器和脉冲太阳模拟器。稳态太阳模拟器是在工作时输出辐照度稳定不变的太阳模拟器，优点：提供连续照射的标准太阳光。缺点：在

5、需要获得较大的辐照面积时，它的光学系统，以及光源的供电系统非常庞大。脉冲太阳模拟器在工件时并不连续发光，只在很短的时间内（通常是毫秒量级以下）以脉冲形式发光（如图1所示）。优点：瞬间功率很大，而平均功率较小。缺点：由于测试工作在极短的时间内进行，因此数据采集系统相当复杂。目前，在大面积太阳电池组件测量时，一般都采用脉冲式太阳模拟器。（图1）脉冲式太阳模拟器一般选用脉冲氙灯作为光源，这种光源的特点是能在短时间内发出比一般光源强若干倍的强光，而且光谱特性比稳态氙灯更接近于日光。由于亮度高通常可放在离太阳电池较远的位置进行测量，因此改善

6、了辐照均匀性，可得到大面积的均匀光斑。太阳能电池组件功率的真实可靠性在一定程度上取决于太阳模拟器光源，对于太阳模拟器某些光学特性是至关重要的，主要包括光谱失配等级、辐照不均匀度和暂时不确定度。1）辐照光谱的失配等级nd它反映了与参考太阳光谱分布AM1.5的偏差。IEC60904-9(2007-10,2)推荐使用如表1所示的，在波长400nm到1100nm的波段内6个波长分段的比例来对模拟太阳光进行光谱匹配度的测量。表1全球标准太阳光分布2）辐照不均匀度对测试平面上不同点的辐照度来说，辐照度不随时间改变时，辐照不均匀度按下式计算：在

7、测量单体电池时，辐照不均匀度应使用不超过待测电池面积1/4的检测电池来检测。在测量组件时，应使用不超过待测组件面积1/10的检测电池来检测。3）辐照暂时不稳定性测试平面上同一点的辐照度随时间改变时,辐照不稳定度按下式计算:辐照不稳定度＝±(最大辐照度－最小辐照度)/(最大辐照度＋最小辐照度)*100％暂时不稳定又分为短暂时不稳定性和长暂时不稳定性短暂时不稳定性:与I-V曲线上同一点测量的同步性有关,当前的电子制造技术已经可以普遍该项的A类技术要求即系统采用三个独立的数据采样通道并且同步触发的时间差小于10ns.长暂时不稳定性:它反

8、映了一次测试中,整个电性能参数采集期间福照度的稳定性,因此在I-V曲线上不同点上会有所差异。其算法和辐照度均匀性算法相类似。nd在IEC60904-9(2007-9,2)中采用了三个英文字母对太阳光模拟器的这三项性能进行了分类，如AAA,BAB,C