CN105656429B - 一种能够适用于高效光伏电池组件的电学参数测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够适用于高效光伏电池组件的电学参数测试方法，包括：一、在预设的测试时间内向受测试光伏电池组件的两端施加线性扫描电压，测得受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流，并计算出受测试光伏电池组件在此测试条件下的最大功率点，以获得最大功率点电压值；二、在与步骤一相同的测试时间内向步骤一受测试光伏电池组件的两端施加非线性扫描电压，测得受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流，并将该步骤二的测试结果作为受测试光伏电池组件的电学参数测试结果。本发明有效的降低了光伏电池组件特别是高效光伏电池组件的充电电流即电容效应对测试的影响，提高电性能参数测试的准确性，并且不会增加测试的时间成本。

Description

一种能够适用于高效光伏电池组件的电学参数测试方法
技术领域
本发明涉及一种能够适用于高效光伏电池组件的电学参数测试方法。
背景技术
随着光伏产业竞争日趋激烈，降低光伏系统成本越来越受到重视。提高电池效率成为众多光伏企业优先考虑的一种途径。例如PERC(钝化发射极背面接触)电池、HIT(异质结)电池等，转换效率可达到20％以上。高效电池开路电压(Voc)较高，电池及由其封装而成的组件的电容效应也比较大。组件的电参数测试过程一般是在电池组件两端施加一个扫描电压，测试电流的响应曲线。不断变化的电压会引起电容的充电和放电。充放电过程使得测试仪测得的电流值偏离真实值，进而计算出的组件功率也偏离真实值，电容越大，偏离程度也会越大。对于普遍使用的正向电压扫描方式，电容效应使实测功率低于真实值。
大部分组件制造商使用的组件功率测试仪器较陈旧，电压扫描方式为线性扫描，可以满足普通组件测试的准确度，但对于高效电池组件则存在较大的误差。
为降低电容效应的影响，一些厂家采用降低扫描速率、延长扫描时间的方法以降低充电电流的影响，如测试周期由1次闪光改为多次闪光，由于扫描区间不变，随着扫描时间加长，电压的变化速率逐渐减小，因此该方法势必增加测试工时，降低生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够适用于高效光伏电池组件的电学参数测试方法。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种能够适用于高效光伏电池组件的电学参数测试方法，包括：
步骤一、在预设的测试时间T0内向受测试光伏电池组件的两端施加线性扫描电压，测得所述受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流，并计算出所述受测试光伏电池组件在此测试条件下的最大功率点，以获得最大功率点电压值；
其中，所述线性扫描电压在所述测试时间T0内的变化曲线为线性电压曲线，该线性电压曲线在所述测试时间T0内由0V线性上升到所述受测试光伏电池组件的最大扫描电压，即该线性电压曲线的升压速率为
步骤二、在与步骤一相同的测试时间T0内向步骤一所述受测试光伏电池组件的两端施加非线性扫描电压，测得所述受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流，并将该步骤二的测试结果作为所述受测试光伏电池组件的电学参数测试结果；
其中，所述非线性扫描电压在所述测试时间T0内的变化曲线为非线性电压曲线，该非线性电压曲线由起始阶段、终止阶段和位于起始阶段与终止阶段之间的去电容阶段组成，并且，该非线性电压曲线满足以下三个边界条件：第一，所述起始阶段的开始时刻扫描电压值为0V，所述起始阶段的升压速率在1.0ν至3.0ν之间；第二，所述终止阶段的结束时刻扫描电压值为所述受测试光伏电池组件的最大扫描电压，所述终止阶段的升压速率在1.0ν至3.0ν之间；第三，所述去电容阶段的结束时刻扫描电压值即所述终止阶段的开始时刻扫描电压值超过所述步骤一计算得到的最大功率点电压值，所述去电容阶段的升压速率在0.1ν至1.0ν之间。
优选的，所述去电容阶段的结束时刻扫描电压值即所述终止阶段的开始时刻扫描电压值超过所述最大功率点电压值1V至6V。
为了减少扫描电压的斜率突变，防止响应电流曲线剧烈转折影响其他异常的辨别，作为本发明的一种优选实施方式，所述起始阶段的升压速率按时间顺序逐渐增大，所述去电容阶段的升压速率按时间顺序逐渐减小，所述终止阶段的升压速率按时间顺序逐渐增大，使得所述非线性电压曲线成为一条平滑的曲线。
为了简化操作，作为本发明的一种优选实施方式，所述的非线性电压曲线由多段电压线段组成，并且，组成所述起始阶段的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐增大，组成所述去电容阶段的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐减小，组成所述终止阶段的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐增大。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以非线性电压曲线L2作为扫描电压施加在受测试光伏电池组件的两端来测试受测试光伏电池组件电学参数(即受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流)，有效的降低了光伏电池组件特别是高效光伏电池组件的充电电流即电容效应对测试的影响，提高电性能参数测试的准确性，使得测试值更加接近真实水平，对组件制造商提升组件价值大有裨益，并且不会增加测试的时间成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明线性电压曲线L1和非线性电压曲线L2的示例。
具体实施方式
实施例一
参见图1，本发明能够适用于高效光伏电池组件的电学参数测试方法，包括：
步骤一、在预设的测试时间T0内向受测试光伏电池组件的两端施加线性扫描电压，测得受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流，并计算出受测试光伏电池组件在此测试条件下的最大功率点，以获得最大功率点电压值Ump；
其中，线性扫描电压在测试时间T0内的变化曲线为线性电压曲线L1，该线性电压曲线L1在测试时间T0内由0V线性上升到受测试光伏电池组件的最大扫描电压Umax，即该线性电压曲线L1的升压速率为预设的测试时间T0取决于对受测试光伏电池组件施加扫描电压的设备性能，最大扫描电压Umax取决于受测试光伏电池组件本身的特性，测试时间T0和最大扫描电压Umax的具体取值方式属于公知常识，在此不再赘述。
步骤二、在与步骤一相同的测试时间T0内向步骤一受测试光伏电池组件的两端施加非线性扫描电压，测得受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流，并将该步骤二的测试结果作为受测试光伏电池组件的电学参数测试结果；
其中，非线性扫描电压在测试时间T0内的变化曲线为非线性电压曲线L2，该非线性电压曲线L2由起始阶段L21、终止阶段L23和位于起始阶段L21与终止阶段L23之间的去电容阶段L22组成，并且，该非线性电压曲线L2满足以下三个边界条件：第一，起始阶段L21的开始时刻扫描电压值为0V，起始阶段L21的升压速率在1.0ν至3.0ν之间；第二，终止阶段L23的结束时刻扫描电压值为受测试光伏电池组件的最大扫描电压Umax，终止阶段L23的升压速率在1.0ν至3.0ν之间；第三，去电容阶段L22的结束时刻扫描电压值即终止阶段L23的开始时刻扫描电压值比步骤一计算得到的最大功率点电压值Ump大1V，去电容阶段L22的升压速率在0.1ν至1.0ν之间。
为了减少扫描电压的电压突变，防止突变的扫描电压对受测试光伏电池组件造成损坏，上述起始阶段L21的升压速率可以按时间顺序逐渐增大，去电容阶段L22的升压速率按时间顺序逐渐减小，终止阶段L23的升压速率按时间顺序逐渐增大，使得非线性电压曲线L2成为一条平滑的曲线。
本发明的测试方法的工作原理为：
在扫描电压增加至最大功率点电压值Ump附近时，由于电压变化速率减小，电容充电时间相应缩短，能够在较短的时间内达到或接近饱和，此时充电电流降低至非常低的水平，因而测得的电流值更加接近真实值。
以下通过一组对比试验说明本发明的测试方法的效果：
以某高效光伏电池组件作为研究对象，首先以现有的方法进行测试，即：单次闪光时正向扫描测试功率比逆向扫描低7.0W，而通过7次闪光测试，正逆向差值缩减为0.69W。再以本发明的测试方法测试该组件，测得功率与正、逆向7次闪光测得功率非常接近，误差小于0.2％，见附表1。
表1
实施例二
本发明实施例二的测试方法与实施例一基本相同，它们的不同在于：本实施例二中，去电容阶段L22的结束时刻扫描电压值即终止阶段L23的开始时刻扫描电压值比步骤一计算得到的最大功率点电压值Ump大2V。
实施例三
本发明实施例二的测试方法与实施例一基本相同，它们的不同在于：本实施例二中，去电容阶段L22的结束时刻扫描电压值即终止阶段L23的开始时刻扫描电压值比步骤一计算得到的最大功率点电压值Ump大3V。
实施例四
本发明实施例二的测试方法与实施例一基本相同，它们的不同在于：本实施例二中，去电容阶段L22的结束时刻扫描电压值即终止阶段L23的开始时刻扫描电压值比步骤一计算得到的最大功率点电压值Ump大4V。
实施例五
本发明实施例二的测试方法与实施例一基本相同，它们的不同在于：本实施例二中，去电容阶段L22的结束时刻扫描电压值即终止阶段L23的开始时刻扫描电压值比步骤一计算得到的最大功率点电压值Ump大5V。
实施例六
本发明实施例二的测试方法与实施例一基本相同，它们的不同在于：本实施例二中，去电容阶段L22的结束时刻扫描电压值即终止阶段L23的开始时刻扫描电压值比步骤一计算得到的最大功率点电压值Ump大6V。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。例如，为了简化操作，本发明的非线性电压曲线L2由多段电压线段组成，并且，组成起始阶段L21的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐增大，组成去电容阶段L22的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐减小，组成终止阶段L23的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐增大。

Claims (4)

1.一种能够适用于高效光伏电池组件的电学参数测试方法，包括：
步骤一、在预设的测试时间T0内向受测试光伏电池组件的两端施加线性扫描电压，测得所述受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流，并计算出所述受测试光伏电池组件在此测试条件下的最大功率点，以获得最大功率点电压值(Ump)；
其中，所述线性扫描电压在所述测试时间T0内的变化曲线为线性电压曲线(L1)，该线 性电压曲线(L1)在所述测试时间T0内由0V线性上升到所述受测试光伏电池组件的最大扫 描电压(Umax)，即该线性电压曲线(L1)的升压速率为 <mrow> <mi>v</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>U</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> <mrow> <mi>T</mi> <mn>0</mn> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
步骤二、在与步骤一相同的测试时间T0内向步骤一所述受测试光伏电池组件的两端施加非线性扫描电压，测得所述受测试光伏电池组件在此测试条件下的工作电流，并将该步骤二的测试结果作为所述受测试光伏电池组件的电学参数测试结果；
其中，所述非线性扫描电压在所述测试时间T0内的变化曲线为非线性电压曲线(L2)，该非线性电压曲线(L2)由起始阶段(L21)、终止阶段(L23)和位于起始阶段(L21)与终止阶段(L23)之间的去电容阶段(L22)组成，并且，该非线性电压曲线(L2)满足以下三个边界条件：第一，所述起始阶段(L21)的开始时刻扫描电压值为0V，所述起始阶段(L21)的升压速率在1.0ν至3.0ν之间；第二，所述终止阶段(L23)的结束时刻扫描电压值为所述受测试光伏电池组件的最大扫描电压(Umax)，所述终止阶段(L23)的升压速率在1.0ν至3.0ν之间；第三，所述去电容阶段(L22)的结束时刻扫描电压值即所述终止阶段(L23)的开始时刻扫描电压值超过所述步骤一计算得到的最大功率点电压值(Ump)，所述去电容阶段(L22)的升压速率在0.1ν至1.0ν之间。
2.根据权利要求1所述的电学参数测试方法，其特征在于：所述去电容阶段(L22)的结束时刻扫描电压值即所述终止阶段(L23)的开始时刻扫描电压值超过所述步骤一计算得到的最大功率点电压值(Ump)1V至6V。
3.根据权利要求1所述的电学参数测试方法，其特征在于：所述起始阶段(L21)的升压速率按时间顺序逐渐增大，所述去电容阶段(L22)的升压速率按时间顺序逐渐减小，所述终止阶段(L23)的升压速率按时间顺序逐渐增大，使得所述非线性电压曲线(L2)成为一条平滑的曲线。
4.根据权利要求1所述的电学参数测试方法，其特征在于：所述的非线性电压曲线(L2)由多段电压线段组成，并且，组成所述起始阶段(L21)的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐增大，组成所述去电容阶段(L22)的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐减小，组成所述终止阶段(L23)的各条电压线段的升压速率按时间顺序逐渐增大。
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