CN107147362B - 太阳电池组建及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳电池组建及检测方法，该方法包括以下处理步骤：步骤1：通过选材、结构处理和电池封装组建太阳电池；步骤2：在辐照强度介于600w/m2‑1000w/m2的情况下，对太阳电池进行老化测试；步骤3：对太阳电池进行定型测试并且获得太阳电池的开路电压温度修正系数、短路电流温度修正系数、标称工作温度和低辐照度下的性能；步骤4：对太阳电池进行计量性能测试，包括光谱响应测试、量子效率测试、I‑V特性的测量，其中光谱响应包括重复性和稳定性测试；步骤5：根据各测试结果对太阳电池标定赋值并进行不确定度分析。本发明通过对组建的太阳电池进行测试并而对太阳电池进行标定赋值，可有效对太阳电池进行性能检测。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种太阳电池组建及检测方法。
背景技术
太阳电池检测在太阳电池的研发，生产和销售中都有重要作用，而电性能的测量结果是评定太阳电池生产工艺先进与否的标准，也是太阳电池进入销售领域定价的依据。
目前，主流技术仍通过借助标准太阳电池或标准太阳电池组件溯源至标准测试条件(即STC)，在测试过程中，现有测量方法仅对太阳电池输入特性、输出特性和转换效率进行测试，然而，太阳电池中存在很多影响太阳电池性能跟稳定性的要素，如光老化性能、定型的各系数、重复性和稳定性。在太阳电池的测量过程中通过对太阳电池的各性能系数的完整的检测，才能有效的对太阳电池进行有效的标定。
发明内容
本发明的目的是，提供一种太阳电池组建及检测方法，可有效对太阳能电池进行性能检测。
为实现该目的，提供了一种太阳电池组建及检测方法，涉及到太阳模拟器、温度测量设备、电压测量设备和电流测量设备，该方法包括以下处理步骤：
步骤1：通过选材、结构处理和电池封装组建太阳电池；
步骤2：在辐照强度介于600w/m2—1000w/m2的情况下，对太阳电池进行老化测试；
步骤3：对太阳电池进行定型测试并且获得太阳电池的开路电压温度修正系数、短路电流温度修正系数、标称工作温度和低辐照度下的性能；
步骤4：对太阳电池进行计量性能测试，包括光谱响应测试、量子效率测试、I-V特性的测量，其中光谱响应包括重复性和稳定性测试；
步骤5：根据各测试结果对太阳电池标定赋值并进行不确定度分析。
优选地，在步骤1中，选材为单晶硅太阳电池，单晶硅太阳电池置于方形陶瓷基座的中心，并配有一个玻璃保护窗口；单晶硅太阳电池P-N结下方设置温度传感器，以增加温控功能。
优选地，在步骤1中，电池封装的外壳整体采用阳极电镀铝材料并且内部设计密闭多路循环水槽基座，所述基座紧贴侧卧的温度传感器，以达到快速测温控温的目的，所述基座还设有进水嘴和出水嘴来连接恒温水槽；所述电池封装按照组件的封装方式进行铺设，即玻璃—EVA—电池片—EVA—PET，然后放入真空干燥箱内进行层压，待EVA固化后将其取出。
优选地，在步骤2中，对太阳电池进行老化测试时，当辐照能量达到43kwh/m2时为一个老化周期，并且在老化周期内太阳电池温度要求介于40℃—60℃。
优选地，所述老化周期结束后并且在电池冷却到常温时进行一次I-V特性测量获得最大功率值，然后再重复下一个老化周期；在连续三次老化周期内，若最大功率值变化率小于2％，则老化实验结束，若最大功率值变化率不小于2％，则重新进行步骤1。
优选地，在步骤4中，太阳电池的光谱响应特性测试为先通过太阳能电池光谱响应测试系统测量该太阳电池的光谱响应度，得到太阳电池光谱响应范围；然后在25℃的环境温度下，在300nm-1200nm响应范围内测量此时太阳电池短路电流，即为太阳电池的光谱响应特性。
优选地，所述重复性测试为重复谱响应特性测试过程若干次，计算得到太阳电池在各个波长下的短路电流的重复性，计算公式为：
其中：s(ISCi)为各个波长下的短路电流的重复性，ISCij为各个波长下各次短路电流测量结果，为n次各个波长下短路电流测量结果的算术平均值。
优选地，还在标准测试条件下，重复测量若干次短路电流ISC得到标准测试条件下短路电流的重复性s(ISC,ST)；取各个波长下的短路电流的重复性与各个波长下的各次短路电流算术平均值的比值即和标准测试条件下短路电流的重复性与标准测试条件下各次短路电流的算术平均值的比值即中的最大值，作为该太阳电池短路电流的重复性。
优选地，所述稳定性测试为先调整太阳模拟器输出功率，使太阳电池短路电流达到其标定值，然后使太阳模拟器的辐照度达到一个太阳常数，即1000w/m2，重复若干次测量太阳电池的短路电流，取其算术平均值作为该组的测量结果，即：
其中：ISCij为各次短路电流测量结果，为n次短路电流测量结果的算术平均值。
优选地，还每隔设定的时间重复一次测量过程，其中测量次数m不少于4次，取m个测量结果中的最大值和最小值之差与m组测量结果的算术平均值之比即，
作为该参考单晶硅太阳电池在该时间段内的稳定性。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明通过组建太阳电池并且对太阳电池进行老化测试、定型测试和计量性能测试从而对太阳电池进行标定赋值，可有效对太阳电池进行性能检测。通过本发明的有效检测可精确的获得太阳电池光老化试验结结过，最大输出功率，重复性，稳定性，太阳电池短路电流值的不确定度。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
如图1所示，本发明提供了一种太阳电池组建及检测方法，涉及到太阳模拟器、温度测量设备、电压测量设备和电流测量设备，该方法包括以下处理步骤：
步骤1：通过选材、结构处理和电池封装组建太阳电池；
步骤2：在辐照强度介于600w/m2—1000w/m2的情况下，对太阳电池进行老化测试；
步骤3：对太阳电池进行定型测试并且获得太阳电池的开路电压温度修正系数、短路电流温度修正系数、标称工作温度和低辐照度下的性能；
步骤4：对太阳电池进行计量性能测试，包括光谱响应测试、量子效率测试、I-V特性的测量，其中光谱响应包括重复性和稳定性测试；
步骤5：根据各测试结果对太阳电池标定赋值并进行不确定度分析。
在步骤1中，选材为单晶硅太阳电池，单晶硅太阳电池置于方形陶瓷基座的中心，并配有一个玻璃保护窗口；单晶硅太阳电池P-N结下方设置温度传感器，以增加温控功能。电池封装的外壳整体采用阳极电镀铝材料并且内部设计密闭多路循环水槽基座，所述基座紧贴侧卧的温度传感器，以达到快速测温控温的目的，所述基座还设有进水嘴和出水嘴来连接恒温水槽；电池封装的按照组件的封装方式进行铺设，即玻璃—EVA—电池片—EVA—PET，然后放入真空干燥箱内进行层压，待EVA固化后将其取出。
在本实施例中，太阳电池采用2cm×2cm的单晶硅太阳电池，经过老化筛选，选择稳定性好、表面均匀的进行全密封式封装。单晶硅太阳电池的光谱响应范围一般为300nm-1200nm，因此，要选用在该波段范围内透过率较高且较为平坦的玻璃材料作为保护窗口，才能不影响太阳电池的光谱选择性。同时，由于电池片本身面积较小，限制了玻璃窗口的厚度，因此选用1mm厚的空间抗辐照玻璃盖片，其透过率在电池的光谱响应范围内大于90％。窗口的封装采用透明性好、折射系数与玻璃相近的光敏胶。温度传感器采用一级Pt100铂电阻，由四线Kelvin连接方式进行焊接，用绝缘导热硅胶将其附着在太阳电池背后。单晶硅电池片和温度传感器的输出端均采用四芯航空插头引出。
其中，该单晶硅电池片的视角应大于160°；光老化试验后，标准测试条件下的最大输出功率应不低于试验前的90％；重复性不大于1％；稳定性不大于1％；单晶硅参考太阳电池短路电流值的不确定度评定优于2.5％。
在步骤2中，对太阳电池进行老化测试时，当辐照能量达到43kwh/m2时为一个老化周期，并且在老化周期内太阳电池温度要求介于40℃—60℃。老化周期结束后并且在电池冷却到常温时进行一次I-V特性测量获得最大功率值，然后再重复下一个老化周期；在连续三次老化周期内，若最大功率值变化率小于2％，则老化实验结束，若最大功率值变化率不小于2％，则重新进行步骤1。
在本实施例中，通过模拟光源或者太阳光提供辐照。
在步骤4中，太阳电池的光谱响应特性测试为先通过太阳能电池光谱响应测试系统测量该太阳电池的光谱响应度，得到太阳电池光谱响应范围；然后在25℃的环境温度下，在300nm-1200nm响应范围内测量此时太阳电池短路电流，即为太阳电池的光谱响应特性。
重复性测试为重复谱响应特性测试过程10次，计算得到太阳电池在各个波长下的短路电流的重复性，计算公式为：
其中：s(ISCi)为各个波长下的短路电流的重复性，ISCij为各个波长下各次短路电流测量结果，为n次各个波长下短路电流测量结果的算术平均值。
还在标准测试条件下，重复测量若干次短路电流ISC得到标准测试条件下短路电流的重复性s(ISC,ST)。取各个波长下的短路电流的重复性与各个波长下的各次短路电流算术平均值的比值即和标准测试条件下短路电流的重复性与标准测试条件下各次短路电流的算术平均值的比值即中的最大值，作为该太阳电池短路电流的重复性。
稳定性测试为先调整太阳模拟器输出功率，使太阳电池短路电流达到其标定值，然后使太阳模拟器的辐照度达到一个太阳常数，即1000w/m2，重复10次测量太阳电池的短路电流，取其算术平均值作为该组的测量结果，即：
其中：ISCij为各次短路电流测量结果，为n次短路电流测量结果的算术平均值。还每隔设定的时间重复一次测量过程，其中测量次数m为4次，取m个测量结果中的最大值和最小值之差与m组测量结果的算术平均值之比即，
作为该参考单晶硅太阳电池在该时间段内的稳定性。
在本实施例中，重复性测试可为重复测试12次或15次或20次，稳定性测试可为重复测试12次或15次或20次，测量次数m可以为5次或7次或10次。
本实施例的工作过程：选用单晶硅太阳电池置于方形陶瓷基座的中心，并配有一个玻璃保护窗口；在单晶硅太阳电池P-N结下方设置温度传感器，以增加温控功能。电池封装的外壳整体采用阳极电镀铝材料并且内部设计密闭多路循环水槽基座，基座紧贴侧卧的温度传感器，以达到快速测温控温的目的，所述基座还设有进水嘴和出水嘴来连接恒温水槽；电池封装的按照组件的封装方式进行铺设，即玻璃—EVA—电池片—EVA—PET，然后放入真空干燥箱内进行层压，待EVA固化后将其取出，从而获得所需的太阳电池。在辐照强度介于600w/m2—1000w/m2的情况下，对太阳电池进行老化测试；当辐照能量达到43kwh/m2时为一个老化周期，并且在老化周期内电池温度要求介于40℃—60℃，老化周期结束后并且在电池冷却到常温时进行一次I-V特性测量获得最大功率值，然后再重复下一个老化周期；当在连续三次老化周期内，最大功率值变化率小于2％，则老化实验结束。对太阳电池进行定型测试并且获得太阳电池的开路电压温度修正系数、短路电流温度修正系数、标称工作温度和低辐照度下的性能。对太阳电池进行光谱响应测试、量子效率测试、I-V特性的测量，其中光谱响应包括重复性和稳定性测试，从而得到太阳电池的计量性能测试。根据各测试结果对太阳电池标定赋值并进行不确定度分析。
通过本发明可精确的获得太阳电池光老化试验结果，最大输出功率，重复性，稳定性，太阳电池短路电流值的不确定度，可有效对太阳能电池进行性能检测。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (8)
1.一种太阳电池组建及检测方法，涉及到太阳模拟器、温度测量设备、电压测量设备和电流测量设备，其特征在于，该方法包括以下处理步骤：
步骤1：通过选材、结构处理和电池封装组建太阳电池；
步骤2：在辐照强度介于600w/m2—1000w/m2的情况下，对太阳电池进行老化测试；
步骤3：对太阳电池进行定型测试并且获得太阳电池的开路电压温度修正系数、短路电流温度修正系数、标称工作温度和低辐照度下的性能；
步骤4：对太阳电池进行计量性能测试，包括光谱响应测试、量子效率测试、I-V特性的测量，其中光谱响应包括重复性和稳定性测试；
步骤5：根据各测试结果对太阳电池标定赋值并进行不确定度分析；
所述重复性测试为重复光谱响应测试过程若干次，计算得到太阳电池在各个波长下的短路电流的重复性，计算公式为：
其中：s(ISCi)为各个波长下的短路电流的重复性，ISCij为各个波长下各次短路电流测量结果，为n次各个波长下短路电流测量结果的算术平均值；
所述稳定性测试为先调整太阳模拟器输出功率，使太阳电池短路电流达到其标定值，然后使太阳模拟器的辐照度达到一个太阳常数，即1000w/m2，重复若干次测量太阳电池的短路电流，取其算术平均值作为该组的测量结果，即：
其中：ISCij为各次短路电流测量结果，为n次短路电流测量结果的算术平均值。
2.根据权利要求1所述的一种太阳电池组建及检测方法，其特征在于：在步骤1中，选材为单晶硅太阳电池，单晶硅太阳电池置于方形陶瓷基座的中心，并配有一个玻璃保护窗口；单晶硅太阳电池P-N结下方设置温度传感器，以增加温控功能。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳电池组建及检测方法，其特征在于：在步骤1中，电池封装的外壳整体采用阳极电镀铝材料并且内部设计密闭多路循环水槽基座，所述基座紧贴侧卧的温度传感器，以达到快速测温控温的目的，所述基座还设有进水嘴和出水嘴来连接恒温水槽；所述电池封装按照组件的封装方式进行铺设，即玻璃—EVA—电池片—EVA—PET，然后放入真空干燥箱内进行层压，待EVA固化后将其取出。
4.根据权利要求1所述的一种太阳电池组建及检测方法，其特征在于：在步骤2中，对太阳电池进行老化测试时，当辐照能量达到43kwh/m2时为一个老化周期，并且在老化周期内太阳电池温度要求介于40℃—60℃。
5.根据权利要求4所述的一种太阳电池组建及检测方法，其特征在于：所述老化周期结束后并且在电池冷却到常温时进行一次I-V特性测量获得最大功率值，然后再重复下一个老化周期；在连续三次老化周期内，若最大功率值变化率小于2％，则老化实验结束，若最大功率值变化率不小于2％，则重新进行步骤1。
6.根据权利要求1所述的一种太阳电池组建及检测方法，其特征在于：在步骤4中，太阳电池的光谱响应测试为先通过太阳能电池光谱响应测试系统测量该太阳电池的光谱响应度，得到太阳电池光谱响应范围；然后在25℃的环境温度下，在300nm-1200nm响应范围内测量此时太阳电池短路电流，即为太阳电池的光谱响应特性。
7.根据权利要求1所述的一种太阳电池组建及检测方法，其特征在于：还在标准测试条件下，重复测量若干次短路电流ISC得到标准测试条件下短路电流的重复性s(ISC,ST)；取各个波长下的短路电流的重复性与各个波长下的各次短路电流算术平均值的比值即和标准测试条件下短路电流的重复性与标准测试条件下各次短路电流的算术平均值的比值即中的最大值，作为该太阳电池短路电流的重复性。
8.根据权利要求1所述的一种太阳电池组建及检测方法，其特征在于：还每隔设定的时间重复一次测量过程，其中测量次数m不少于4次，取m个测量结果中的最大值和最小值之差与m组测量结果的算术平均值之比即，
作为该太阳电池在该时间段内的稳定性。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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