太阳电池片的电性能测量技术

《太阳电池片的电性能测量技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、太阳电池片的电性能测量技术杨爱军福建省计量科学研究院（国家光伏产业计量测试中心）基金：项目编号:2015R1033-2%项目名称:高准直度太阳模拟器制造方法研宄国家光伏产业计量测试屮心为丫满足光伏产业工作参考太阳电池的测量和光伏产业不断提高的测量校准需求和测量准确度要求，配备整体性能达到行业一流水平的超稳型稳态3A+级稳态太阳模拟器，为光伏企业提供太阳电池片的测量校准服务。测量系统配备了更方便的升降测量平台和供WPVS参考太阳电池独立使用的水冷平台，更便于使用WPVS参考太阳电池作为标准器对太阳模拟器辐照度进行设置;探

2、针也进行了改良，无遮挡探针更扁平化，进一步减少了遮光;最多能配置6副探针排，能兼容目前己出现的六主栅太阳电池的测量。太阳电池片的测量主要有:太阳电池片面积的测量、太阳模拟器辐照度的设定、太阳电池片短路电流的测量、太阳电池片I-V曲线的测量和测量结果的修正等环节。一、太阳电池片面积的测量这个步骤使用二维影像测量仪进行，测得太阳电池片的面积，将供后续测量中作为转换效率计算的依据。测量过程相对简单，将太阳电池放置在二维影像仪测量平台上，设定好自动提取轮廓的测量参数后，设备将自动扫描太阳电池片的外轮廓，之后得到外轮廓内的面积。

3、面积的测量有两点值得注意:一是电池片一般存在内部应力，因此通常都不会自行服贴在测量平台上，需要使用适当的配重对电池进行平压，否则电池片中间鼓起或两边翘起均会影响测量准确度;二是建议打开影像测量仪的下部光源，而不是一般习惯的上部光源，因为这样能得到由全黑的电池片覆盖区域和全白的灯光透过区域组成的高对比度图像，更有利于边界的提取。如果使用的是镜头四周的上部光源，虽然清楚看到电池表面的纹理，但遇到边界处有烧结产生的晕纹或类似的高对比度纹理的地方，测量系统均容易捕获成边界，从而造成轮廓提取错误，影响测量。、太阳模拟器辐照度的设

4、定国家光伏屮心使用超稳定型A+A+A+稳态太阳模拟器（光谱不匹配度＜8%、210cmX210cm面积下福照度不均6J度0.9%、30min内福照度不稳定度0.15%）、四象限源表和真空吸附温控测量平台（温控准确度0.1°C）进行太阳电池片的测量。调节太阳模拟器辐照度的溯源器件为FraunhoferISE生产的单晶/多晶WPVS参考太阳电池，经德国联邦物理技术研究院（PTB）以微分光谱响应（DifferentialSpectralResponse,DSR）法校准，校准不确定度为0.52%。在太阳模拟器氙灯点亮30min后

5、，设备进入稳定工作状态，此时将经水冷控温的WPVS参考太阳电池放置在太阳模拟器指定辐照面的中央（也是辐照度均匀性校准的平均值所处位置），打开模拟器快门，持续监控WPVS的电流信号输出和温度信号输出，在其温度在5min内保持（25±0.1）°C后，连续测量苏短路电流lmin（每秒采集1个数），得到60个测量结果计算平均值作为测量结果，再按WPVS的报告值折算太阳模拟器当前的辐照度。如当前辐照度偏离lOOOW/ni超过±0.5%，则调节光强后，重复上述操作，直至辐照度达到要求的范围。三、太阳电池短路电流的测量使用真空吸附温

6、控平台配合无遮挡探针进行。与传统排针不同，设计制作的无遮挡探针在太阳电池两边伸出，只接触主栅线的两端，因此不会在电池的上方造成任何阴影。这样将最大限度复现使用WPVS参考电池设定模拟器光强时的测量环境，且客观反映电池片的全部光电转换能力。当然，该探针不可能完全做到100%无遮挡，因此探针设定的位置，以接触良好能完全引出电池片电流为首要条件，在此基础上尽量调节探针位置使其产生的阴影最小化。另外，扫描电压步进、每个扫描点的停留时间、扫描点数和源表NPLC参数的设定均要依据被测电池片的待性设定。U!太阳电池T-V特性曲线是电

7、池性能的主要表征手段，其中包括短路电流、开路电压和曲线屮的最大功率点。这一环节的测量，使用了常规探针排进行。在上一步采用的无遮挡探针卸下后，按电池片主栅的数量换上相应的探针排。探针排设计采用全铜材料，探针宽度为1.5mm，针尖成皇冠状，带有5个尖刺，探针下压时能充分扎进主栅银浆材料中，形成良好的接触。探针排最大宽度为2.5mm,最小宽度为1.9mm，配合太阳模拟器的0.8°的准直半角，只会在电池片上产生相当有限的阴影而积。虽然阴影而积有限，但换上探针排后，短路电流衰减通常也会达到1.5%以上，因此在这个步骤将上调太阳模

8、拟器辐照度，以将阴影遮挡产生的短路电流衰减补偿回去。待辐照度补偿至无遮挡条件下测得值后，可开始测量电池的整条i-v曲线。测量的机制有一个触发条件，就是温控平台温度没达到（25±0.2）°C范围内，源表不工作，测量不会触发，只有温度达到设定范围内，源表触发进行测量。目前高效电池越来越普遍，很多高效电池具有比较高的电容效应，如HIT电