[發明專利]太陽能電池電氣特性的測量方法及裝置

無效

• 申請號: 201110251312.6
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102298110A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 張靜靜;趙澤;陳海明;崔莉
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R19/25
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術領域

本發明涉及太陽能電池測量技術，尤其涉及一種太陽能電池電氣特性的測量方法及裝置。

背景技術

目前，隨著能源的日益緊張和污染的加劇，太陽能作為一種易于獲取、能量密度高、無污染的綠色環保能源正在得到大規模的利用。太陽能電池是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的裝置，其不需要復雜的大型設備，就可以具有相對大的功率發生效率。一般太陽能電池的轉換效率大約為17％，在太陽直射的情況下單元面積能量密度大約為18mW/cm2。

太陽能電池的研究和開發，不僅僅是太陽能電池的制造技術，而且所生產的太陽能電池的輸出特性的評價技術也是非常重要。在太陽能電池產品中，太陽能電池的性能特征主要是其IV特性曲線，因此，在對太陽能電池產品進行測試和使用時，需要對太陽能電池產品輸出的電流和電壓進行測試。

現在的一般做法是通過人力用很原始的方法如電流表、電壓表進行測數。用人工檢測會浪費很多時間，其次現在測試電流及電壓參數的工具是萬用表或者一些設備儀器等，其內部會有阻值，造成測試的結果不精確。而且，測量的數據一般通過人工記錄，這樣給測量工作帶來很多不便。

總之，現有技術中對太陽能電池電性能進行監測具有以下缺點；第一，檢測效率低，誤差大。第二，無法進行實時檢測。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種太陽能電池電氣特性的測量方法及裝置，以解決現有技術中對太陽能電池的電氣性能進行檢測時效率低下的缺點。

根據本發明的一個方面，提供一種太陽能電池電氣特性的測量裝置，包括：電子負載，與待測太陽能電池串聯連接，適于為所述待測電池提供負載；電壓采集單元，與待測電池并聯連接，適于采集所述待測電池的電壓；電流采集單元，與待測電池串聯連接，適于采集所述待測電池的電流；和控制單元，分別與電子負載、電壓采集單元和電流采集單元連接，適于向電子負載發送控制信號以改變電子負載的電阻，同時接收來自電壓采集單元和電流采集單元的電壓值和電流值。

可選的，所述電子負載為N-MOSFET管；所述N-MOSFET管的漏極與所述待測電池的正極輸出端連接，N-MOSFET管的源極與所述待測電池的負極輸出端連接，N-MOSFET管的柵極與控制單元連接，適于接收來自控制單元的控制信號；所述控制信號為電壓信號，取值范圍是0到導通閾值電壓，用于調節N-MOSFET管漏極與源極之間的導通電阻。

可選的，所述電壓采集單元包括：高精度電阻和與其連接的模數轉換單元；所述高精度電阻適于將待測電池的電壓分壓調節到模數轉換單元適合轉換的輸入電壓范圍內；所述模數轉換單元與所述控制單元連接，適于向所述控制單元發送采集的電壓，所述控制單元適于根據采集電壓和實際電壓對應關系計算得到實際的待測電池的輸出電壓。

可選的，所述電流采集單元包括：依次連接的采樣電阻、電流轉換放大單元和模數轉換單元；所述采樣電阻在待測電池與電子負載之間串聯；所述電流轉換放大單元適于獲取采樣電阻兩端的電流信號，并轉化放大為電壓信號；所述電壓信號的范圍為模數轉換單元適合轉換的輸入電壓范圍；所述模數轉換單元與所述控制單元連接，適于向所述控制單元發送轉化的電壓，所述控制單元適于根據轉化電壓和實際電流對應關系計算得到實際的待測電池的輸出電流。

可選的，所述控制單元為處理器；適于對接收的電壓、電流數據進行存儲和輸出；所述處理器還適于接收來自模數轉換單元的電壓值和電流值；所述模數轉換單元包括處理器內部12位的逐次比較的AD轉化器。

可選的，所述控制單元還適于根據其所控制的電子負載相對應的接收到的電壓值和電流值，計算或繪制I-V特性曲線。

可選的，所述的測量裝置還包括：環境檢測單元，與控制單元連接，適于采集環境信息，并實時提供環境信息到控制單元；所述環境檢測單元包括光照度傳感器，溫濕度傳感器；所述控制單元還適于根據I-V特性曲線以及實時環境信息，計算所述待測電池在該環境下的最大輸出功率值。

根據本發明的另一個方面，提供一種太陽能電池電氣特性的測量方法，包括：步驟一、將待測太陽能電池與電子負載電連接，以組成電路；步驟二、利用控制單元改變電子負載的電阻值，以模擬所組成的電路從開路到短路的工作狀態；和步驟三、在上述電阻值改變過程中，采集待測電池輸出的電壓值和電流值序列。

可選的，所述的測量方法，還包括在步驟三之后執行：步驟四、利用采集的電壓值和電流值序列，繪制I-V特性曲線。

可選的，所述電子負載為滑動變阻器、P-MOSFET管或N-MOSFET管。