CN103916078B - 一种太阳能电池组件弱光性能的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池的测试方法，具体涉及一种太阳能电池组件弱光性能的测试方法。该测试方法首先测试光强为1000W/m2时的最大输出功率，以及设置有滤光装置铅铁丝网或不锈钢丝网条件下的太阳能电池组件的最大输出功率和光强，然后根据公式η=Pmax/（S×1000W/m2）×100%获得不同条件下的太阳能电池组件的转化效率，进而获得不同光强下的弱光表现，最终根据测得的数据绘制出弱光性能曲线。本发明的测试方法采用铅铁丝网或不锈钢丝网作为滤光装置，具有良好的弱光效果，通过改变铅铁丝网或不锈钢丝网的层数可任意控制光强，且光谱均匀、无失配现象，简单易操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的测试方法，具体涉及一种太阳能电池组件弱光性能的测试方法。
背景技术
太阳能电池板在微弱的光强度下仍能将光能转化成电能的性能，即为太阳能电池板的弱光性能。太阳能电池组件弱光性能的好坏可直接反映出太阳能电池的暗电流、PN结漏电等情况，并直接影响到组件的应用表现和光伏系统发电量，对提升电池性能具有非常重要的意义。薄膜太阳能电池的技术优势之一就是具有优良的弱光性能和更宽的光谱响应范围，为了全面掌握太阳能电池组件运行中的表现，并为进一步提高组件性能提供参考数据，实时监测组件的弱光表现成为必要。
目前，弱光性能的测试只能在太阳能模拟器上实现，且需要满足光强可自由控制和保证光谱无失配现象条件。所谓光谱无失配现象，是指光强减弱后获得的光谱和光强1000W/m2时的光谱保持一致。当前，世界上仅有几家权威多光源太阳能模拟器厂家的设备能够进行弱光测试，且在测试过程中保证光谱无失配，该种多光源太阳能模拟器的光强调节主要是通过控制光源开关数量或采用滤光片遮挡光源来实现的，光谱控制则是通过中性滤光片和匀光板来实现；但是，测试设备价格昂贵，且光谱的均匀性无法得到很好的保证。而国内的太阳能模拟器主要是通过主板的电流或电压驱动，来拟合各种光照条件下的弱光曲线，得到的曲线仅能作为参考，并不能得到I-V数据（I-V测试过程中扫描点的原始数据）；弱光曲线仅靠拟合获得，无实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、成本低廉的太阳能电池组件弱光性能的测试方法，通过在太阳能模拟器表面设置滤光装置来实现弱光条件和光强控制，并保证光谱无失配现象。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种太阳能电池组件弱光性能的测试方法，包括如下步骤：
（1）选择太阳能模拟装置，采用电学测试装置测试太阳能电池组件在光强为1000W/m2时的最大输出功率；所述太阳能模拟装置包括光源和匀光板；
（2）分别以一层或一层以上铅铁丝网或不锈钢丝网作为滤光装置设置在太阳能模拟装置的光源和太阳能电池组件之间，采用光学测试装置分别测试在设置一层或一层以上铅铁丝网或不锈钢丝网时的光强，采用电学测试装置分别测试太阳能电池组件在设置一层或一层以上铅铁丝网或不锈钢丝网时的最大输出功率；一般情况下，电学测试装置是太阳能模拟装置自带；
（3）根据公式η=Pmax/（S×1000W/m2）×100%依次得出太阳能电池组件在上述步骤（1）、步骤（2）的不同条件下对应的转化效率；其中，η为太阳能电池组件的转化效率，S为太阳能电池组件的面积，单位为m2，Pmax为太阳能电池组件的最大输出功率，单位为W；
（4）根据公式E=η/η0依次得出太阳能电池组件在上述步骤（1）、步骤（2）的不同条件下对应的弱光表现，其中η0为光强1000W/m2时的太阳能电池组件的转化效率；太阳能电池组件的弱光表现就是该组件在弱光条件下的实际转化效率与STC标准测试条件（光强1000W/m2）下的转化效率的百分比；
（5）根据以上所得光强数据和弱光表现数据，绘制弱光表现-光强数值曲线。
所述步骤（2）中的铁丝网可以设置于太阳能电池组件的后方、太阳能模拟装置的匀光板的表面或太阳能模拟装置的光源的前方。
优选地，所述步骤（2）中的铅铁丝网或不锈钢丝网的目数可以是20-80目；目数大时，要达到相同的弱光效果，覆盖的铅铁丝网或不锈钢丝网的层数就需要相应减少。
优选地，所述步骤（2）中的光学测试装置可以是光谱辐照计。
一般情况下，所述步骤（2）中的电学测试装置是太阳能模拟装置自带的I-V扫描系统，通过该扫描系统可以测得太阳能电池组件的输出电流I、输出电压V和输出功率P。
与现有技术相比，本发明的太阳能电池组件弱光性能的测试方法具有以下优点：
（1）本发明的测试方法采用铅铁丝网或不锈钢丝网作为滤光装置，具有良好的弱光效果，通过改变铅铁丝网或不锈钢丝网的层数可任意控制光强，且光谱均匀、无失配现象；
（2）本发明的测试方法简单、易操作，可使用任意种类的太阳能模拟装置，成本低廉，且可实现对太阳能电池组件的实时监测；
（3）本发明的测试方法获得的弱光表现-光强数值曲线可很好的反映太阳能电池组件的弱光性能。
附图说明
图1是设置不同滤光装置时的光强与1000W/m2光强的比值图；
图2是设置不同滤光装置时的光谱与无滤光装置时的光谱的匹配图；
图3是本发明的实施例1得到的弱光表现-光强数值曲线图；
图中，0表示1000W/m2，1表示铅铁1层，2表示铅铁2层，3表示不锈钢
1层，4表示不锈钢2层，5表示黄铜1层，6表示黄铜2层。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。
实施例1
（1）采用nisshinbo双光源卧式太阳能模拟器，测试面积为1.43m2的太阳能电池组件，得到光强为1000W/m2时的最大输出功率为125瓦；
（2）分别以一层和二层不锈钢丝网作为滤光装置设置在太阳能模拟器的匀光板的表面，采用光谱辐照计分别测试得到在覆盖一层和二层不锈钢丝网时的光强为800W/m2和406W/m2，通过太阳能模拟器的I-V扫描系统分别测试得到太阳能电池组件在覆盖一层和二层不锈钢丝网时的最大输出功率为98瓦和47.5瓦；
（3）根据公式η=Pmax/（S×1000W/m2）×100%依次得出太阳能电池组件在上述步骤（1）、步骤（2）的不同条件下对应的转化效率：光强为1000W/m2时为8.75%，覆盖一层不锈钢丝网时为8.5%，覆盖二层不锈钢丝网时为8.3%；
（4）根据公式E=η/η0依次得出太阳能电池组件在上述步骤（1）、步骤（2）的不同条件下对应的弱光表现：覆盖一层铁丝网时98%，覆盖二层铁丝网时为95%；
（5）根据以上所得的相互对应的光强数据和弱光表现数据，绘制弱光表现-光强数值曲线，并结合弱光表现数据通过二次插值方式进行拟合，最终得到如图3所示的曲线。
对比例1
为确认采用铅铁丝网或不锈钢丝网作为滤光装置的弱光效果和能否保证光谱无失配现象，进行试验验证对比。
分别以1层铅铁丝网、2层铅铁丝网、1层黄铜丝网、2层黄铜丝网、1层不锈钢丝网和2层不锈钢丝网作为滤光装置设置在太阳能模拟器上进行光强和光谱测试，并与无滤光装置时的光强（1000W/m2）和光谱进行比较，判断设置不同滤光装置时的光强减弱情况和设置不同滤光装置时的光谱与无滤光装置时的光谱是否匹配。参见图1，图1给出了设置不同滤光装置时的光强与1000W/m2光强的比值图，从图中可以看出铅铁丝网、不锈钢丝网和黄铜丝网作为滤光装置都具有弱光效果，三者之中铅铁丝网的弱光效果最好，不锈钢丝网次之；参见图2和表1，图2给出了设置不同滤光装置时的光谱与无滤光装置时的光谱的匹配图，图中灰色区域代表AM1.5标准条件，表1列出了与图2相应的设置不同滤光装置时的光谱与无滤光装置时的光谱数据，从图2和表1中可以看出铅铁丝网和不锈钢丝网作为滤光装置时的光谱与无滤光装置时的光谱匹配较好。
表1：设置不同滤光装置时的光谱与无滤光装置时的光谱匹配数据。
表中：0表示1000W/m2，1表示铅铁1层，2表示铅铁2层，3表示不锈钢1层，4表示不锈钢2层，5表示黄铜1层，6表示黄铜2层。
Claims (5)
1.一种太阳能电池组件弱光性能的测试方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）选择太阳能模拟装置，采用电学测试装置测试太阳能电池组件在光强为1000W/㎡时的最大输出功率；所述太阳能模拟装置包括光源和匀光板；
（2）分别以一层或一层以上铅铁丝网或不锈钢丝网作为滤光装置设置在太阳能模拟装置的光源和太阳能电池组件之间，采用光学测试装置分别测试在设置一层或一层以上铅铁丝网或不锈钢丝网后的光强，并采用电学测试装置分别测试太阳能电池组件在设置一层或一层以上铅铁丝网或不锈钢丝网后的最大输出功率；
（3）根据公式η=Pmax/（S×1000W/㎡）×100%依次得出太阳能电池组件在上述步骤（1）、步骤（2）的不同条件下对应的转化效率；其中，η为太阳能电池组件的转化效率，S为太阳能电池组件的面积，单位为m2，Pmax为太阳能电池组件的最大输出功率，单位为W；
（4）根据公式E=η/η0依次得出太阳能电池组件在上述步骤（1）、步骤（2）的不同条件下对应的弱光表现，其中η0为光强1000W/㎡时的太阳能电池组件的转化效率；
（5）根据以上所得光强数据和弱光表现数据，绘制弱光表现-光强数值曲线。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件弱光性能的测试方法，其特征在于步骤（2）中的铅铁丝网或不锈钢丝网的目数是20-80目。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件弱光性能的测试方法，其特征在于步骤（2）中的光学测试装置是光谱辐照计。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件弱光性能的测试方法，其特征在于步骤（2）中的电学测试装置是太阳模拟装置自带的I-V扫描系统。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的太阳能电池组件弱光性能的测试方法，其特征在于步骤（2）中的铅铁丝网或不锈钢丝网设置于太阳能模拟装置的匀光板的表面。
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