基于交钥匙系统和通用测试仪器的太阳能电池测试解决方案

太阳能产业的成长增加了对太阳能电池（及太阳能模组）测试和测量解决方案的需求，而且随着太阳能电池尺寸的增大和效率的提高，电池测试需要运用更大的电流和更高的功率水平，这就要求采用更加灵活的测试设备。

通常需要测量太阳能电池的几项关键参数。这些参数是：

● VOC——开路电压。在电流等于0时的电池电压。

● ISC——短路电流。当负载电阻等于0时，从电池流出的电流。

● Pmax——电池的最大功率输出。电池输出最大功率时的电压值和电流值。I-V曲线（图1）上的Pmax点通常被称为最大功率点（MPP）。


图1 这张太阳能电池的I-V曲线显示了Pmax及其与Imax和Vmax的关系

● Vmax——在Pmax点，电池的电压值。

● Imax——在Pmax点，电池的电流值。

● η——器件的转换效率。当太阳能电池连接到某个电路时，这个值等于被转换的能量（从吸收的太阳光到电能）与被采集的能量的百分比。这个值可以通过将 Pmax除以输入的光辐照度（E，单位是W/m2，在标准测试条件下进行测量），再乘以太阳能电池的表面积（AC, 单位是平方米）计算得到。

● 填充因子（FF）—Pmax除以VOC再乘上ISC 。

● 电池二极管属性。

● 电池串联电阻。

● 电池旁路电阻（或并联电阻）。

常见解决方案

现在，太阳能电池测试解决方案主要有两种形式：完整的交钥匙系统和通用的测试仪器。

如果需要在太阳能电池最大输出功率时进行测试，许多研究实验室都具备低功耗四象限电源（有时也称为SMU），并具有以下功能：

● 提供精确的正电压和负电压（“提供”也可称为“施加”）。

● 提供精确的正向和反向电流（提供反向电流也被称为电流流入到电源中）。

● 精确地测量待测器件（DUT）的电压和电流（测量也被称为检测）。

大多数高精度四象限电源都只能提供3A的电流或20W的连续功率。

在测试较小的单个电池时，这些最大电流和功率是可接受的，但是随着电池技术向更高的效率、更大的电流密度和更大的电池尺寸推进，电池的功率输出将很快会超出这些四象限电源的最大额定值。太阳能模组的输出通常会超过50W，而且可能会爬升至300W或更高，这意味着许多针对模组的测试都无法使用四象限电源来完成。

在这些情况下，工程师应当借助于现成的电子负载、直流电源、DMM和数据采集设备，包括温度测量、扫描、转换和数据记录设备，以便在宽泛的操作范围内灵活地进行独特的测试，并且达到预期的测试精度。例如，可以使用数据采集系统来扫描环境和待测器件的温度，已校准的参考电池的电压，以及在测试中需要捕获的各种其他测试参数。