[發明專利]太陽能電池伏安特性的自動檢測方法、設備、計算機可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202210067518.1
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114598263A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 陳少強;王酉楊;李麗穎;胡小波;翁國恩;羅顯佳
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H02S50/15
• 分類號: H02S50/15;H04N5/232;G06T5/00;G06T5/20;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/194
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

本發明公開了一種太陽能電池伏安特性的自動檢測方法，利用太陽能電池的絕對電致發光圖像，自動檢測太陽能電池的伏安特性，且檢測結果不受額外接觸電阻、寄生電阻等因素的影響。相對于傳統利用CCD照相機獲取太陽能電池相對電致發光圖像的檢測方法，本發明的檢測方法能夠直接獲取太陽能電池的絕對電致發光強度分布信息；另一方面，本發明的檢測方法主要利用電池的絕對電致發光特性來直接定量的獲取電池的內部電壓信息，由于電致發光特性不受電池內部串聯電阻、外部電極接觸電阻以及檢測裝置寄生電阻的影響，克服了傳統檢測方法受電池內部串聯電阻、外部電極接觸電阻以及檢測裝置寄生電阻影響較大的缺陷，本發明檢測方法更加可靠。

技術領域

本發明屬于電池檢測技術領域，涉及一種太陽能電池伏安特性的自動檢測方法、設備、計算機可讀存儲介質。

背景技術

傳統的太陽能電池伏安特性檢測方法，是利用太陽光模擬器發出的模擬太陽光照射在電池片上，檢測電池片兩端電流信號隨電壓信號的變化關系即伏安特性曲線，經過數據采集和處理，評估太陽能電池的短路電流、開路電壓、填充因子、轉換效率及串并聯電阻等重要的光伏性能參數。然而，檢測時需要用探針接觸太陽能電池的正負電極，因此不可避免會產生串聯接觸電阻；此外，檢測裝置及線纜亦會引入串聯寄生電阻。這些額外的因素都會影響太陽能電池真實伏安特性的檢測，進而影響對太陽能電池的評價。

電致發光成像檢測方法是一種廣泛運用于太陽能電池領域的評估技術，能夠解決傳統太陽能電池光伏性能檢測方法受串聯寄生電阻影響大的問題。通過給太陽能電池注入正向電流使之發光，可以借助光電探測器或者結合CCD照相機和遮光板采集太陽能電池的電致發光強度，從而進一步得到太陽能電池的光伏性能。然而，對于較大面積的太陽能電池片或組件，其表面的電致發光強度并不均勻，無論利用光電探測器還是利用CCD照相機結合遮光板，都只能獲取電池局部的電致發光強度并將其視為電池整體的電致發光強度，降低了太陽能電池光伏性能檢測的可靠性和結果的可用性，利用照相機只能采集太陽能電池的相對電致發光強度，并不能獲取絕對的強度分布信息。

發明內容

為了解決現有技術存在的不足，本發明的目的是一種太陽能電池伏安特性的自動檢測檢測方法，利用太陽能電池的絕對電致發光圖像，自動檢測太陽能電池的伏安特性，且檢測結果不受額外接觸電阻、寄生電阻等因素的影響。

本發明提供了一種太陽能電池伏安特性自動檢測方法，包括如下步驟：

步驟一：向太陽能電池片的電極施加任意正向注入電流；

步驟二：將光譜儀探頭置于所述太陽能電池片的表面且不與太陽能電池片相接觸處，測量所述太陽能電池片的電致發光光譜，以確認發光波段；

步驟三：測量所述太陽能電池片的外量子效率及其隨波長的變化關系；

步驟四：將CCD照相機置于所述太陽能電池片的正上方，使得太陽能電池片的表面區域能夠被CCD照相機完整捕獲；

步驟五：輸出從小到大的一系列正向注入電流，并控制所述CCD照相機，在每個注入電流密度下分別測量所述太陽能電池片表面區域的電致發光圖像；

步驟六：讀取獲得的太陽能電池片的電致發光圖像、電致發光光譜和外量子效率；

步驟七：通過高斯濾波和大津算法對輸入電致發光圖像進行閾值化處理后，獲得閾值化圖像中白色輪廓所對應的外接矩形區域即為太陽能電池在電致發光圖像中的有效區域；

步驟八：根據步驟七中獲得的太陽能電池的有效區域，對太陽能電池有效區域的電致發光圖像進行絕對電致發光強度校準，獲得不同注入電流下電池有效區域的絕對電致發光圖像；

步驟九：遍歷每個注入電流密度下的太陽能電池絕對電致發光圖像，根據太陽能電池絕對電致發光強度與內部電壓的互易關系，計算太陽能電池在不同注入電流密度下的內部電壓，并獲得光照工作條件下注入電流密度與內部電壓的變化關系，輸出太陽能電池的伏安特性。