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1、地面用光伏组件I-V特性测试,1,闫毅2011.9.24高效电池厂,I-V测试特性基础知识 标准测试条件 模拟器种类及数据处理 测试注意事项,目录：,基础知识：,1.1光伏电池I-V特性,1.太阳电池在一个确定工作温度、确定的入射光光谱和辐照度下，当其负载变化时的输出电流和输出电压之间的相互关系.,光伏电池I-V特性,Imp,Pmax,I,基础知识：,1.2光谱和辐照度,光是什么?物理学理论已对光的本质作了完美的描述，简单地说光既是粒子又是波，它同时具有这两种对立而互补（统一）的特性。,什么事光谱和辐照度?光谱是把光当作波处理的产物，既不同波长组成的电磁波谱的一部分；光谱反应了波长从极小的变化
2、范围内单位面积的辐照功率。该量纲也被定义为光谱辐照度(W m-2 nm-1)。光的辐照度是以单位的辐照功率来表示的(W m-2)，某一波长范围内的辐照度是该波长范围内光谱辐照度的积分,基础知识：,1.3太阳能光谱,wavelength(nm),Spectral Irradiance(W/m2/nm),UVC:100-290nm Visible:400-750UCB:290-320nm Infared:750nnm-1mmUVA:320-400nm,基础知识：,1.4太阳能光谱,3,太阳电池的光谱响应是指太阳能电池的光电转换特性与其入射光波长得对应关系。由于这种依赖关系，使得太阳能电池性能与入射
3、光的光谱密切相关。对于波长的单位辐照度所产生的电池短路电流的标准值。既对应某个波张有一个光谱响应的最大值（A/W）,而其他波长的实际光谱响应值与最大值之比被定义为纵坐标值，这就是相对光谱响应。,光伏器件的光谱响应,基础知识：,在确定的入射光谱和辐照度下，太阳电池的工作温度对其输出性能有显著的影响。短路电流随温度的上升而略微增加，开路电压和最大功率会随着温度上升而显著下降。,1.5太阳电池温度效应和等效电路,太阳能电池典型等效电路,基础知识：,1.6太阳电池组件I-V曲线,在实际太阳能领域中，为了保护电池片将其进行封装成组件来应用。理想状态下，组件中电池电流、电压特性曲线与电池的电流、电压应具有
4、对应的形状，只是曲线对应的坐标轴会有差别，而实际情况下，组件中的电池互相间有略微不同的特性，在加上辐照度的不均匀和电器连接接触电阻等因素的影响，组件曲线不完全是电池曲线的坐标变化。,光伏电池组件I-V曲线图,基础知识：,1.7电池I-V特性分析与组件I-V特性分析,常见组件有电池串联而成其I-V特性曲线由各个电池在同坐标合成电流值所对应每个电池输出电压求和得到。V V1+V2+,电池串联后合成输出特性和单个电池输出特性之间示意图。,基础知识：,Rs2 Rs1 Rs,组件内部串联电阻的变化对I-V特性影响,Imp,基础知识：,组件内部并联电阻的变化对I-V特性影响,Rsh2 Rsh1 Rsh,I
5、mp,基础知识：,正常组件I-V曲线图,额定电气参数和标准I-V特性：,1.由于光伏组件的光电转换具有光谱响应现象，其及I-V特性与组件电池温度和所照射的辐照度大小有关，因此描述光伏组件的I-V特性，需要与光谱辐照度分布、组件温度和照度大小情况对应。为了能够确定地面用光伏组件的额定电气参数，是不同光伏组件（电池技术不同、数量不同、内部电路不同）的电气进行对比，国际电工委员会描述“标准测试条件”STC:,2.1标准测试条件,光谱辐照度分布：AM1.5组件温度：25 辐照度：1000W m-2,2.1AM1.5含义,IEC 60904-3对标准太阳能光谱辐照度分布AM1.5如下描述：它是太阳光总得
6、分布|（直射+漫射），并对应于一个综合辐照度1000W-2入射与水平成37 夹角的阳面表面，同时考虑了大气套件下精致无遮蔽的反照率与波长相关性。,额定电气参数和标准I-V特性：,AM1.5 标准太阳光辐照分布,由于大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；模拟太阳光的光谱辐照度分布技术条件的限制工作状态不同，要在现AM1.5标准太阳辐照度分布，是比较困难工作。生产线上得光伏组件I-V测试通常采用“对比法”，既在一个近似STC条件测试组件，同时被参考组件、或电池（其短路电流在AM1.5,光谱辐照度和25 和温度已标定，最好还具有具有AM1.5光谱电流和电压温度系数
7、）来测量对应的实际测量条件辐照度，同时考虑到参数组件、参考电池和被测组件实际测量温度，将被测的原始I-V特性数据修正到STC条件的数据。,额定电气参数和标准I-V特性：,4.1太阳能模拟器的组成和种类太阳能模拟器通常包含以下三个主要部分光源及其供电装置对模拟器进行操作控制系统、数据采集以及处理系统。有些还包括了用于调节模拟器辐照度级别（改变辐照度大小而保持光谱不变）的过滤器装置或相应的光源供电控制装置。太阳能模拟器种类：稳态型太阳能模拟器 可以发出持续稳定的光照，大面积稳态模拟器。单脉冲太阳能模拟器 一次闪光完成I-V特性测量的所有工作点数据采集。多脉冲太阳能模拟器 每次闪光完成I-V特性测试
8、的一个或工作点的数据采集。,模拟器种类：,模拟器种类：,典型脉冲太阳模拟器,全球参考太阳能分布,模拟器的光谱匹配测量,模拟器种类：,4.2光谱匹配：它反应与标准太阳能光谱偏差，使用6个波长分段的辐照度比例来对模拟器太阳光进行光谱匹配性的测量。,模拟器的光谱匹配测量,模拟器种类：,测试平面上得辐照度不均匀性U:测试平面上辐照度不均匀性（）,模拟器种类：,角落位置,边界位置,中间位置,探测器件放置位置,模拟器种类：,短暂不稳定性：与I-V特性曲线上同一点（ii,Vi,Gi）测量的同步性有关，如果系统采用三个独立的数据采样通道或采样时刻差异小于10ns,暂不稳定性可以被忽略。,短暂是不稳定性,模拟器
9、种类：,长暂不稳定性,长暂不稳定性：与I-V特性曲线上不同（ii,vi,gi,)测量的辐照度稳定性有关，他反应了整个I-V测量数据采集器间的稳定性。,模拟器种类：,太阳能模拟器性能分类等级,测试面上的光谱匹配度、辐照度不均匀、辐照度的暂时不稳定性是测量不确定的来源之一，所以用于I-V测量的太阳模拟器的类别至少是BBB。,模拟器种类：,Monitor cell,Light flash,Irradiance,Temperature,Ambient/moduleTemperature,Temperature sensor,Flash trigger,数据采集和数据处理,模拟器种类：,模拟器数据介绍：
10、,如何知晓实际测试过程中模拟器闪光时所对应符合太阳能光谱的辐照度。1.线性参考组件 2.线性检测电池 3.实际测试短路电流,数据介绍：,实测/修正I-V特性曲线示意,测试注意事项：,参考组件与被测组件是同类组件，尽量选用具有最近光谱响应特性，所用电池平面尺寸及形状、电池的排列间距及连接方式、电池的数量与被测组件相同。针对外部校准参考组件，建立内部控制2级参考组件，用于模拟器状态日常检验。在已知测试面上辐照度不均匀性比较理想状态下，并且参考“温度修正功能”建议应该用参考组件短路电流来设定辐照度水平；或用最大功率来设定辐照度水平。在任何测量环节中，注意被测组件温度不均匀性（2）包括用外部校准参考组件设定辐照度水平、2级参考组件模拟器的工作状态以及生产线上组件I-V特性的批量测量。注意连接器疲劳引起被测量回路中接触电阻的增大，对组件I-V特性测试影响。,Thank you！,
