CN107800382B - 一种太阳能电池测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池测试方法，包括以下步骤：步骤一：对单片太阳能电池进行循环的正向电流测试及反向电压测试；步骤二:获取在正向电流测试过程中所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度之间的温度差,以及反向电压测试过程中所述单片太阳能电池的温度、反向电压测试过程中的漏电流；步骤三：根据所述温度差、温度及漏电流，判断所述单片太阳能电池是否存在异常。本发明对于常规太阳能电池和特殊工艺太阳能电池均适用，操作简单，可对比性强。同时，施加反压要比热斑的失效方式更为严苛，并且采用比较严格的判定方式，使得测试结果更为理想。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池测试技术领域，尤其涉及一种太阳能电池测试方法。
背景技术
目前太阳能电池的失效测试主要依靠国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，简称IEC)标准的热斑耐久测试，即对测太阳能电池进行遮挡，使其承受反向偏压，在一定时间的反压条件下太阳能电池发热产生热斑效应，评估这种效应可能导致焊接熔化或封装退化的能力。
随着太阳能电池工艺不断改进，传统的IEC测试方法由于遮挡产生的反压条件不够严苛，对于太阳能电池，尤其对于由新型特殊工艺制成的高效太阳能电池的测试效果并不理想，往往在太阳能电池组件户外运行一段时间后才被发现问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种太阳能电池测试方法，其可解决传统的太阳能电池测试方法测试模式单一、测试结果不理想的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池测试方法，包括以下步骤：
步骤一:将单片太阳能电池从太阳能电池组件上引出；
步骤一：对所述单片太阳能电池进行循环的正向电流测试及反向电压测试；
步骤二:获取在正向电流测试过程中所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度之间的温度差,以及反向电压测试过程中所述单片太阳能电池的温度、反向电压测试过程中的漏电流；
步骤三：根据所述温度差、温度及漏电流，判断所述单片太阳能电池是否存在异常。
更进一步的，所述步骤三具体包括：
正向电流测试过程中，所述单片太阳能电池达到热平衡后，判断所述温度差是否不高于10℃；
若是，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若否，则所述单片太阳能电池存在异常。
更进一步的，所述步骤三具体包括：
反向电压测试过程中，当所述单片太阳能电池达到热平衡后，判断所述单片太阳能电池的温度是否未出现异常高温点；
若是，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若否，则所述单片太阳能电池存在异常。
更进一步的，所述步骤三具体包括：
反向电压测试过程中，判断是否是第一次漏电流测试；
若是第一次漏电流测试，将漏电流值定义为初始漏电流，并判断所述初始漏电流是否不大于1A；
若是，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若否，则所述单片太阳能电池存在异常；
若不是第一次漏电流测试，则判断测得的漏电流与所述初始漏电流的差值是否不大于所述初始漏电流的50％；
若是，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若否，则所述单片太阳能电池存在异常。
更进一步的，所述步骤一中一次正向电流、反向电压测试为一个循环周期。
更进一步的，所述步骤一中循环的正向电流、反向电压测试1-10个循环周期。
更进一步的，所述步骤三中的异常高温点为反向电压测试过程中，当所述单片太阳能电池达到热平衡后，所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度的温差高于10℃。
更进一步的，当所述步骤三中的异常高温点为所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度的温差为10℃-40℃，则增加循环周期且继续循环测试；当所述S4)中的异常高温点为所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度的温差高于40℃，则判为异常，并结束循环测试。
更进一步的，所述步骤一具体包括：在所述单片太阳能电池两端接入可正负电极切换的电源后，对所述单片太阳能电池进行循环的正向电流测试及反向电压测试。
更进一步的，所述正向电流为8A-10A。
更进一步的，所述步骤一中的单次正向电流测试时间不小于10min。
更进一步的，所述反向电压为12V-15V。
更进一步的，所述步骤一中单次反向电压测试的时间不小于10min。
更进一步的，所述步骤一中前还包括将所述单片太阳能电池从太阳能电池组件上引出，引出具体包括：在相邻的两个所述太阳能电池连接的缝隙之间，采用烙铁烫开所述太阳能电池的背板，焊上焊带作为电极。
更进一步的，所述步骤二中所述红外热像仪不间断的获取所述温度差、温度。
更进一步的，所述步骤三中，还包括：
根据所述太阳能电池组件的封装材料的外观判断所述单片太阳能电池是否存在异常；
若外观未出现异常，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若外观出现异常，则所述单片太阳能电池存在异常。
更进一步的，所述步骤三中，
正向电流测试过程中，所述单片太阳能电池达到热平衡后，所述温度差不高于10℃；
反向电压测试过程中，当所述单片太阳能电池达到热平衡后，所述单片太阳能电池的温度未出现异常高温点；
反向电压测试过程中，所述初始漏电流不大于1A；
若不是第一次漏电流测试，所述漏电流与所述初始漏电流的差值不大于所述初始漏电流的50％；
上述条件任一条件不满足，则所述单片太阳能电池存在异常；上述条件均满足，则所述单片太阳能电池不存在异常。
与现有技术相比，采用本发明的太阳能电池测试方法，对单片太阳能电池进行循环的正向电流、反向电压测试(也就是模拟遮挡)，同时采集单片太阳能电池温度。本发明对于常规太阳能电池和特殊工艺太阳能电池均适用，操作简单，可对比性强。同时，施加反压要比热斑的失效方式更为严苛，并且采用比较严格的判定方式，使得测试结果更为理想。
附图说明
图1为本发明优选实施例提供的太阳能电池测试方法的流程图；
图2为本发明优选实施例提供的太阳能电池测试方法中的判断方法的流程图；
图3为本发明优选实施例提供的太阳能电池测试的设备示意图；
图4为本发明优选实施例提供的红外热像仪采集的单片太阳能电池第一次反压冲击的图像；
图5为本发明优选实施例提供的红外热像仪采集的单片太阳能电池第三次反压冲击的图像；
图6为本发明优选实施例提供的红外热像仪采集的单片太阳能电池第四次反压冲击的图像；
图7为本发明优选实施例提供的红外热像仪采集的单片太阳能电池第五次反压冲击的图像。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明优选实施例提供一种太阳能电池测试方法。该太阳能电池测试方法所依据的原理如下。
太阳能电池的PN结具有单向导电性，在正向通电时处于激发状态，而改变为反向电压时处于截止状态。截止状态时仍会有部分漏电流，反复的反压冲击PN结，可能造成PN结的击穿，导致电流贯穿失效。因此，单片太阳能电池施加正压是模拟电池正常工作状态，交替施加正向电流、反向反压则会产生冲击。如图1-3所示，本发明优选实施例提供一种太阳能电池测试方法具体包括以下步骤：
S1：将单片太阳能电池1从太阳能电池组件11上引出。
具体的，在太阳能电池组件11内的太阳能电池1两端引出正负两个电极。可以采用烙铁烫开太阳能电池1的背板，在太阳能电池1上焊上的焊带作为太阳能电池1的正负两个电极。
S2：将正负极可切换的电源3连接至单片太阳能电池1的两端，将引出的单片太阳能电池1进行循环的正向电流、反向电压测试。
其中一次正向电流、反向电压测试为一个周期，测试的循环周期为1-10个周期，一般情况下，循环测试10次以内，就可以达到判断电池是否失效的效果。
将引出的单片太阳能电池1进行循环的正向电流、反向电压测试具体包括：通过正负电极可切换的电源3进行循环的正向电流、反向电压测试。由于施加正向电源时，单片太阳能电池1是导通状态，此时流过单片太阳能电池1的是电流，故称为正向电流测试。施加反向电源时，单片太阳能电池1是截止状态，此时单片太阳能电池1的两端是电压，故称为反向电压测试。
正向电流为8A-10A，单次正向电流测试时间不小于10分钟(min)。
反向电压测试的反向电压值为12V-15V，单次反向电压测试的时间不小于10min。
S3:获取在正向电流测试过程中单片太阳能电池1的最高温度和最低温度之间的温度差,以及反向电压测试过程中单片太阳能电池1的温度、反向电压测试过程中的漏电流。
具体的，获取单片太阳能电池1的温度，具体为：采用红外热像仪2获取单片太阳能电池1的温度。
红外热像仪2可以不间断的采集单片太阳能电池1的实时温度，也可以间断性的测试，其中，不间断测试为最佳实施方式，测得的数据更为精准。
另外，可以采用漏电流测试仪(图中未示出)，可以获取反向电压测试过程中的漏电流。
S4:根据测得的所述温度差、温度及漏电流，判断所述单片太阳能电池是否存在异常。
在本实施例中，可以根据上述参数来确定单片太阳能电池是否存在异常。
S4具体包括以下步骤：
S401:当正向电流测试时，单片太阳能电池1达到热平衡后，判断测得的单片太阳能电池1的最高温度和最低温度的温差是否不高于10℃。
若是，则执行S402。
若否，则确定本次循环中单片太阳能电池1存在异常。
由于正向电流工作环境是模拟太阳能电池正常工作时的状态，理论上在稳定后应该是均匀的，达到热平衡后，此时红外获取温差要求在10℃以内，如果单片太阳能电池1的最高温度和最低温度的温差高于10℃，则可以直接判为异常。
S402:当单片太阳能电池1达到热平衡后，判断测得的单片太阳能电池1的温度是否未出现异常高温点。
若是，则执行S403。
若否，则确定本次循环中单片太阳能电池1存在异常。
S402具体还包括：上述异常高温点为单片太阳能电池1的最高温度和最低温度的温差高于10℃。
当温差高于10℃且低于40℃时需要预警，并增加循环次数。
大于40℃时直接确定本次循环中单片太阳能电池1存在异常。
是由于切换至反向电压时，根据电池的反向特性其在正向时稳定的温度会逐渐上升，最终也会趋于稳定，此时以10℃温差来判断不够准确，因此判断是否有异常高温点，使用红外热像仪2可以对异常高温点一目了然。在反压时测试温度并不是加了反压后立即测试，而是在反压进行到中间时段或者尾部时段时(也就是达到平衡时)再进行温度测试。
S403:反向测试时，判断是否是第一次漏电流测试。
若是，执行S404；若否，执行S405。
S404：定义第一次漏电流测试得到的漏电流为初始漏电流，判断初始漏电流是否不大于1A。
若是，则确定本次循环中单片太阳能电池1不存在异常。
若否，则确定本次循环中单片太阳能电池1存在异常。
S405:判断测得的漏电流大小与初始漏电流的差值是否不大于初始漏电流的50％。
若是，则确定本次循环中单片太阳能电池1不存在异常。
若否，则确定本次循环中单片太阳能电池1存在异常。
重复执行上述S401-S405，且循环1-10个循环周期。其中，S401-S405中的热平衡的条件具体为太阳能电池组件11在15秒之内测试点的温度变化在0.2℃以内，组件通电后5～10分钟。
在本发明的另一较佳实施例中，可以在执行完S401后，先执行S403至S405，后执行S402。也可以在执行完S401后，同步执行S403至S405、S402。也可以分别仅执行S401、S402、S403至S405中的至少一种。
在本发明的另一较佳实施例中，上述S401至S405中，仅每个循环周期中的单片太阳能电池1均不存在异常，则确定所述单片太阳能电池不存在异常，否则，所述单片太阳能电池存在异常。
在本发明的另一较佳实施例中，对封装材料的外观也可进行判断，即根据所述太阳能电池组件11的封装材料的外观来判断单片太阳能电池1是否存在异常，若外观出现异常，则单片太阳能电池异常。
太阳能电池即使在反压测试过程中(反压冲击)条件下，温度也不超过50°。如图4至图7所示，第一次反压测试过程中，是不存在异常高温点的，第三次反压冲击，测得的温度为165.7°，也就是开始出现异常温度点，第四次反压冲击，测得了146.0°和173.7°两个温度异常点，第五次反压冲击，测得了149.8°、165.4°、157.5°、153.9°、174.9°这五个温度异常点，可见，电极背置的太阳能电池经过此测试方法，发现了异常温度点，且太阳能电池组件11的封装材料的外观出现异常，依次暴露了电池缺陷的位置：由于当第一个电极出现问题后，电流密度在这个电极位置是比较大的，在有电阻的情况下表现为功率发热温度升高，而电流密度集中于此点，下一个电极也会有影响，因此，反压冲击次数越多，暴露的缺陷位置就越多。实际上，出现1个高温异常点就可以判为存在异常，继续循环测试，是判断此款电池到底能坏到什么程度，也进一步验证不停的切换正反压对电池是有影响的。
本发明的测试方法使得太阳能电池1先正向正常工作，由于太阳能电池1是半导体器件，其PN特性有正反向，给太阳能电池1通激发电流与电池正常工作的状态类似的后承受反向偏压(模拟遮挡)，只是用通电的方式，给电池加反向的电压与电池受到遮挡时的工作状态是类似的重复正反向的测试方法，是一种新的失效模式，符合一些特殊的户外的使用情况。因为组件在户外受到遮挡并不完全是连续的过程，比如出现阴天其热斑效应就消失了或者树荫的遮挡也是随时间变化的。本方法对于常规电池和特殊工艺电池均适用，可对比性强；施加反压要比热斑严苛。
以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求保护的范围。
Claims (17)
1.一种太阳能电池测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对单片太阳能电池进行循环的正向电流测试及反向电压测试；
步骤二:获取在正向电流测试过程中所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度之间的温度差,以及反向电压测试过程中所述单片太阳能电池的温度、反向电压测试过程中的漏电流；
步骤三：根据所述温度差、温度及漏电流，判断所述单片太阳能电池是否存在异常。
2.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤三具体包括：
正向电流测试过程中，所述单片太阳能电池达到热平衡后，判断所述温度差是否不高于10℃；
若是，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若否，则所述单片太阳能电池存在异常。
3.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤三具体包括：
反向电压测试过程中，当所述单片太阳能电池达到热平衡后，判断所述单片太阳能电池的温度是否未出现异常高温点；
若是，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若否，则所述单片太阳能电池存在异常。
4.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤三具体包括：
反向电压测试过程中，判断是否是第一次漏电流测试；
若是第一次漏电流测试，将漏电流值定义为初始漏电流，并判断所述初始漏电流是否不大于1A；
若是，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若否，则所述单片太阳能电池存在异常；
若不是第一次漏电流测试，则判断测得的漏电流与所述初始漏电流的差值是否不大于所述初始漏电流的50％；
若是，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若否，则所述单片太阳能电池存在异常。
5.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤一中一次正向电流、反向电压测试为一个循环周期。
6.如权利要求5所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤一中正向电流、反向电压测试循环1-10个循环周期。
7.如权利要求3所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤三中的异常高温点为反向电压测试过程中，当所述单片太阳能电池达到热平衡后，所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度的温差高于10℃。
8.如权利要求7所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：当所述步骤三中的异常高温点为所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度的温差为10℃-40℃，则增加循环周期且继续循环测试；当所述步骤三中的异常高温点为所述单片太阳能电池的最高温度和最低温度的温差高于40℃，则判为异常，并结束循环测试。
9.如权利要求5所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤一具体包括：在所述单片太阳能电池两端接入可正负电极切换的电源后，对所述单片太阳能电池进行循环的正向电流测试及反向电压测试。
10.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述正向电流为8A-10A。
11.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤一中的单次正向电流测试时间不小于10min。
12.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述反向电压为12V-15V。
13.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤一中单次反向电压测试的时间不小于10min。
14.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤一前还包括将所述单片太阳能电池从太阳能电池组件上引出，引出具体包括：在相邻的两个所述太阳能电池连接的缝隙之间，采用烙铁烫开所述太阳能电池的背板，焊上焊带作为电极。
15.如权利要求1所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤二中由红外热像仪不间断的获取所述温度差、温度。
16.如权利要求14所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤三中，还包括：
根据所述太阳能电池组件的封装材料的外观判断所述单片太阳能电池是否存在异常；
若外观未出现异常，则所述单片太阳能电池不存在异常；
若外观出现异常，则所述单片太阳能电池存在异常。
17.如权利要求4所述的太阳能电池测试方法，其特征在于：所述步骤三中，
正向电流测试过程中，所述单片太阳能电池达到热平衡后，所述温度差不高于10℃；
反向电压测试过程中，当所述单片太阳能电池达到热平衡后，所述单片太阳能电池的温度未出现异常高温点；
反向电压测试过程中，所述初始漏电流不大于1A；
若不是第一次漏电流测试，所述漏电流与所述初始漏电流的差值不大于所述初始漏电流的50％；
上述条件任一条件不满足，则所述单片太阳能电池存在异常；上述条件均满足，则所述单片太阳能电池不存在异常。
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| CN104022736A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-03 | 河海大学常州校区 | 一种光伏旁通二极管失效概率预测方法 |
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2016
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