[其他]短脈沖太陽電池測試裝置技術方案

無效

• 申請號: 86101321
• 申請日: 1986-03-01
• 公開（公告）號: CN86101321A
• 公開（公告）日: 1987-10-21
• 發明（設計）人: 黃嘉豫;張克農
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 西安交通大學專利事務所
• 代理人: 徐文權

本發明涉及一種太陽電池（單體太陽電池及各種不同類型的組合板）電性能測試裝置，能測定太陽電池的伏安特性，并進而求出各種電性能參數。

現代化的太陽電池測試裝置是由太陽模擬器、電子負載及微機數據處理系統等幾個部分組成的成套或配套設備。其中太陽模擬器有穩態的和脈沖式的二種。穩態太陽模擬器的輻照度恒定不變，能和比較簡單的微機數據處理系統相配套。但主要缺點是很難應用于大面積太陽電池組合板的測試，測量每平方米組合板的平均功耗很難低于幾十千瓦，因此設備龐大，價格昂貴。另一缺點是持續光照導致太陽電池溫度急劇升高。

脈沖式太陽模擬器在一定程度上克服了上述二個缺點，采用瞬時功率幾十千瓦而平均功率僅為其十分之一的頻閃式脈沖燈（長弧脈沖氙燈）作為測試光源，每個光脈沖的持續時間為毫秒數量級。每次閃光測量伏安特性上的一個數據點。測試過程中負載按予定的序列改變，負載每改變一次閃光一次。存貯器依次將所測定的數據記錄下來，匯總后成為一條伏安特性曲線。早期另有一種裝置是在一次毫秒級的長脈沖閃光中采集十幾組數據，再聯成一條曲線。這樣要求數據采集系統非常精確，而且用十幾組數據聯成一條伏安特性曲線也尚嫌粗糙。

上述二種脈沖式測試裝置和穩態測試裝置相比的優點已經比較明顯。首先是功耗大大降低，其次是在測試過程中被測件的溫度受光照的影響很小。但問題還未完全解決。首先是測量每平方米組合板的功耗還需要幾千瓦，裝置仍屬龐大而昂貴。所選用的長弧脈沖氙燈價格較貴，再加一套復雜的光脈沖形成電路、數據積累及處理系統等，使價格降不下來。而且長弧脈沖氙燈的光譜特性不夠好，和太陽光譜的偏離尚嫌大，于是降低了測試精度。

早在1970年，已有文獻從理論上指出基本的原理〔M.S.Imamura，P.Brandtzaeg????and????J.L.Miller，“Solar????cell????dark????I-V????characteristics????and????their????applications”，Energy????70????Proceedings（The????Fifth????Intersociety????Energy????Conversion????Engineering????Conference），Vol.1，P.10/38-45〕，就是根據太陽電池的暗特性及串聯電阻上的電壓降，可以予測它的光照下的伏安特性。本方案使上述的原理得到進一步發展與完善，解決了各種具體的技術問題，成為能直接用來設計太陽電池測試裝置的技術方案。

在以上同一文獻中已導出公式：R_S＝V_D-V_L/I_SC，式中V_L可為太陽電池光照下的開路電壓V_OC，這時公式V_D相應為暗特性上當暗電流與短路電流I_SC相等時的太陽電池上端電壓值，這V_D值可在暗特性上找出。從求出的串聯電阻R_S值和暗特性，就能確定該太陽電池光照下的伏安特性。

本發明的目的是要解決現有脈沖式測試裝置的種種缺點，要使龐大的測試裝置成為可攜帶式，不僅能用于室內，還可進行野外現場測試。本發明要廢棄昂貴的長弧脈沖氙燈及復雜的附屬電路，使測試裝置的成本大幅度降低和便于普及。采用攝影萬次閃光燈或同類短脈沖燈作為測試光源，這一類短脈沖燈的光譜特性很接近于日光，不需要加任何濾光片。

本方案的原理是這樣的：太陽電池在光照下的伏安特性和暗特性的差別完全是由內部串聯電阻R_S上的電壓降引起的，只要測定串聯電阻RS和暗特性，就能得到光照下的伏安特性。而暗特性是可方便地用任何一種傳統方法測出的，所以關鍵在如何測定串聯電阻RS。