CN109727886A - 太阳能电池片温度系数现场测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池片温度系数现场测试方法，其通过I‑V测试机台测量若干太阳能电池片于不同温度下的电性能数据，并结合最小二乘法线性拟合以推算得到太阳能电池片开路电压温度系数及短路电流温度系数，实现过程简单、快速，不需要额外增加温度系数标定成本，且能够较好的修正太阳能电池片电性能测试结果，可以有效解决现场工艺变化带来的温度系数失配问题。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池测试领域，尤其涉及一种太阳能电池片温度系数现场测试方法。
背景技术
随着世界经济的不断发展，对能源的需求越来越多，不可再生能源面临着枯竭，且不可再生资源产生的污染度非常的高，对环境的影响非常的大，因此，各种类型新能源开发成为各国政府首要解决的问题。而太阳能由于具有清洁、使用安全、利用成本低且不受地理条件限制等优点，更是倍受新能源领域研究人员的青睐；其中，太阳能电池作为太阳能利用的关键元件，近年来也得到了快速的发展。
在产线能电池片生产过程中，需要根据电池片的相关电性能参数对其进行分档，现有工艺中涉及的电池片电性能参数(开路电压、短路电流、效率等)均对应为电池片处于25℃时的测试结果，然在实际测试太阳能电池片相关电性能参数时，测量环境温度往往不会准确的维持在25℃，而是围绕25℃在一定的范围内波动，环境温度的波动会造成产线电池片测试结果的偏差，因而在采用I-V测试机台对电池片进行测试使，需要设置温度系数以对测试结果进行修正，然后再根据修正后的结果对电池片进行分档。
但目前，行业内太阳能电池片温度系数的确定，只能去第三方检测机构标定，此过程耗时长且价格昂贵，且由于耗时长的缘故，经常会出现标定得到的温度系数已经不能和现场工艺匹配，从而失去标定意义。
有鉴于此，有必要提供一种快速确定太阳能电池片温度系数的技术手段以解决上述问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述发明目的，本发明提供了一种太阳能电池片温度系数现场测试方法，其具体设计方式如下。
一种太阳能电池片温度系数现场测试方法，其包括：
机台温度系数归零步骤，提供I-V测试机台，并将I-V测试机台的原始温度系数修改为零；
电池片加热步骤，选取若干待测的电池片，并进行加热处理；
数据采集步骤，采用温度系数归零处理后的I-V测试机台对加热处理后的电池片进行测试，以时长t为间隔连续采集每块电池片于降温过程中不同温度下的开路电压Uoc及短路电流Isc；
线性拟合及斜率获取步骤，以最小二乘法进行直线拟合以得到每块电池片的开路电压Uoc-温度曲线及短路电流Isc-温度曲线，并获取每片电池片开路电压Uoc-温度曲线的斜率及短路电流Isc-温度曲线的斜率；
温度系数计算步骤，求取至少两块电池片开路电压Uoc-温度曲线斜率的平均值即获得开路电压温度系数，求取至少两块电池片短路电流Isc-温度曲线斜率的平均值即获得短路电流温度系数。
进一步，所述温度系数获取步骤之前还具有数据筛选步骤，所述数据筛选步骤包括：分别获取若干电池片开路电压Uoc-温度曲线斜率的第一中位数以及短路电流Isc-温度曲线斜率的第二中位数，将每块电池片的开路电压Uoc-温度曲线斜率、短路电流Isc-温度曲线斜率分别与所获取的第一中位数、第二中位数比较并生成两个偏差百分比，当两个偏差百分比的绝对值中有一个超出预设阈值时，即剔除该电池片的斜率数据；其中，预设阈值的取值范围为4％-8％。
进一步，于所述电池片加热步骤中，每块电池片加热至55-65℃范围内。
进一步，于所述电池片加热步骤中，每块电池片加热至60℃。
进一步，于所述数据采集步骤中，时长t的取值范围为1.2s-1.8s。
进一步，于所述数据采集步骤中，时长t的取值为1.5s。
进一步，所述I-V测试机台具有用于获取电池片温度的温度传感器。
进一步，于所述电池片加热步骤中，所选取的电池片至少为5片。
本发明的有益效果是：本发明所提供的太阳能电池片温度系数现场测试方法实现过程简单、快速，不需要额外增加温度系数标定成本，且能够较好的修正太阳能电池片电性能测试结果，可以有效解决现场工艺变化带来的温度系数失配问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1所示为一电池片的开路电压Uoc-温度曲线示意图；
图2所示为一电池片的短路电流Isc-温度曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的太阳能电池片温度系数现场测试方法包括：机台温度系数归零步骤、电池片加热步骤、数据采集步骤、线性拟合及斜率获取步骤、以及温度系数计算步骤。
其中，本发明中机台温度系数归零步骤为：提供I-V测试机台，并将I-V测试机台的原始温度系数修改为零。在具体实施过程中，要求所提供的I-V测试机台具有较好的重复性和复现性，优选为I-V测试机台的GRR值小于10。
本发明中电池片加热步骤为：选取若干待测的电池片，并进行加热处理。电池片加热步骤中所选取的太阳能电池片优选为外观及EL测试无异常的A级电池片。在具体实施过程中，所选取电池片的数量通常不少于5片，每块电池片通常加热至55-65℃范围内，以便于在后续测试过程中获取足够的数据。作为一种优选，在每次温度系数测试过程中，多块电池通常加热至同一温度，例如全部加热至60℃。
本发明中用于加热电池片的加热机构可以是电池片烘干机等能够提供热量的独立设备，也可以是预设于I-V测试机台内并构成I-V测试机台一部分的加热器件。
本发明中数据采集步骤为：采用温度系数归零处理后的I-V测试机台对加热处理后的电池片进行测试，以时长t为间隔连续采集每块电池片于降温过程中不同温度下的开路电压Uoc及短路电流Isc。
于数据采集步骤中，I-V测试机台启动后，电池片在I-V测试机台测试区内自然降温，如此I-V测试机台即可获取每块电池片在不同温度下的开路电压Uoc及短路电流Isc。本发明中所涉及的I-V测试机台于电池放置区设置有温度传感器，以在每次获取开路电压Uoc及短路电流Isc的同时相应地获取电池片的当前温度Tcell；此外，在本发明实施过程中，数据采集步骤所涉及的时长t通常为I-V测试机台脉冲光源的工作间隔时间，其取值范围优选为1.2s-1.8s；作为一更为具体的实施方式，时长t为1.5s。
本发明中线性拟合及斜率获取步骤为：以最小二乘法进行直线拟合以得到每块电池片的开路电压Uoc-温度Tcell曲线及短路电流Isc-温度Tcell曲线，并获取每片电池片开路电压Uoc-温度Tcell曲线的斜率αi及短路电流Isc-温度Tcell曲线的斜率βi。
图1所示为一块电池片的开路电压Uoc-温度Tcell曲线示意图，该实施例中，电池片的开路电压Uoc-温度Tcell曲线表达式为：Uoc＝0.6965512-0.0022445*Tcell，即该电池片开路电压Uoc-温度Tcell曲线的斜率αi为-0.0022445。
图2所示为一块电池片的短路电流Isc-温度Tcell曲线示意图，该实施例中，电池片的短路电流Isc-温度Tcell表达式为：Isc＝9.018489+0.0067204*Tcell，即该电池片短路电流Isc-温度Tcell的斜率αi为-0.0022445。
结合图1、图2所示，较为容易知晓，本发明中所拟合的开路电压Uoc-温度Tcell曲线与短路电流Isc-温度Tcell曲线表达通式分别为：Uoc＝U0+αi*Tcell，Isc＝I0+βi*Tcell。其中，U0、I0分别为温度Tcell＝0℃时理论上的开路电压及短路电流，αi即为每片电池片开路电压Uoc-温度Tcell曲线的斜率，βi即为每片电池片短路电流Isc-温度Tcell曲线的斜率。
本发明中所涉及的温度系数计算步骤为：求取至少两块电池片开路电压Uoc-温度曲线斜率αi的平均值即获得开路电压温度系数α，求取至少两块电池片短路电流Isc-温度曲线斜率βi的平均值即获得短路电流温度系数β。
在具体实施过程中，测试n块电池片可以得到一组开路电压Uoc-温度曲线斜率α1、α2……、αn以及一组短路电流Isc-温度曲线斜率β1、β2……、βn。求取α1、α2……、αn的算数平均值即可得开路电压温度系数α，即开路电压温度系数α＝(α1+α2……+αn)/n；求取β1、β2……、βn的算数平均值即可得短路电流温度系数β，即短路电流温度系数β＝(β1+β2……+βn)/n。
本次发明所提供的太阳能电池片温度系数现场测试方法实现过程简单、快速，不需要额外增加温度系数标定成本，且能够较好的修正太阳能电池片电性能测试结果，可以有效解决现场工艺变化带来的温度系数失配问题。即本发明所提供的太阳能电池片温度系数现场测试方法能够提高了产品测量的准确性，降低太阳能电池产品的质量风险。
作为本发明一种优选实施方式，本发明在温度系数获取步骤之前还具有数据筛选步骤，具体地，数据筛选步骤包括：分别获取若干电池片开路电压Uoc-温度曲线斜率的第一中位数α0以及短路电流Isc-温度曲线斜率的第二中位数β0，将每块电池片的开路电压Uoc-温度曲线斜率αi、短路电流Isc-温度曲线斜率βi分别与所获取的第一中位数α0、第二中位数β0比较并生成两个偏差百分比，当两个偏差百分比的绝对值中有一个超出预设阈值时，即剔除该电池片的斜率数据。通常，预设阈值的取值范围为4％-8％。
具体实施时，在测试n块电池片得到一组开路电压Uoc-温度曲线斜率α1、α2……、αn以及一组短路电流Isc-温度曲线斜率β1、β2……、βn后，分别获取α1、α2……、αn的第一中位数α0以及β1、β2……、βn的第二中位数β0。计算每块电池片的开路电压Uoc-温度曲线斜率αi与第一中位数α0的偏差百分比λi，λi＝(αi-α0)/α0*100％；计算每块电池片的短路电流Isc-温度曲线斜率βi与第二中位数β0的偏差百分比ψi，ψi＝(αi-α0)/α0*100％；其中，i＝1、2……n。当λi与ψi的绝对值中有一个超出预设阈值时，则后续温度系数获取步骤中剔除该αi、βi值。作为优选，预设阈值的取值为5％。
为避免所选取电池片的检测数据不能用于温度系数的计算，本发明在具体实施过程中，所选取的太阳能电池片优选为电性能参数能够代表当前工艺大多数产品特性的电池片，即光电转化效率处于当前电池片制作工艺的主流效率段内。通常此时的光电转化效率可由I-V测试机台在温度系数归零步骤之前测出。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能电池片温度系数现场测试方法，其特征在于，包括：
机台温度系数归零步骤，提供I-V测试机台，并将I-V测试机台的原始温度系数修改为零；
电池片加热步骤，选取若干待测的电池片，并进行加热处理；
数据采集步骤，采用温度系数归零处理后的I-V测试机台对加热处理后的电池片进行测试，以时长t为间隔连续采集每块电池片于降温过程中不同温度下的开路电压Uoc及短路电流Isc；
线性拟合及斜率获取步骤，以最小二乘法进行直线拟合以得到每块电池片的开路电压Uoc-温度曲线及短路电流Isc-温度曲线，并获取每片电池片开路电压Uoc-温度曲线的斜率及短路电流Isc-温度曲线的斜率；
温度系数计算步骤，求取至少两块电池片开路电压Uoc-温度曲线斜率的平均值即获得开路电压温度系数，求取至少两块电池片短路电流Isc-温度曲线斜率的平均值即获得短路电流温度系数。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片温度系数现场测试方法，其特征在于，所述温度系数获取步骤之前还具有数据筛选步骤，所述数据筛选步骤包括：分别获取若干电池片开路电压Uoc-温度曲线斜率的第一中位数以及短路电流Isc-温度曲线斜率的第二中位数，将每块电池片的开路电压Uoc-温度曲线斜率、短路电流Isc-温度曲线斜率分别与所获取的第一中位数、第二中位数比较并生成两个偏差百分比，当两个偏差百分比的绝对值中有一个超出预设阈值时，即剔除该电池片的斜率数据；其中，预设阈值的取值范围为4％-8％。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池片温度系数现场测试方法，其特征在于，于所述电池片加热步骤中，每块电池片加热至55-65℃范围内。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池片温度系数现场测试方法，其特征在于，于所述电池片加热步骤中，每块电池片加热至60℃。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池片温度系数现场测试方法，其特征在于，于所述数据采集步骤中，时长t的取值范围为1.2s-1.8s。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池片温度系数现场测试方法，其特征在于，于所述数据采集步骤中，时长t的取值为1.5s。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能电池片温度系数现场测试方法，其特征在于，所述I-V测试机台具有用于获取电池片温度的温度传感器。
8.根据权利要求1或2所述的太阳能电池片温度系数现场测试方法，其特征在于，于所述电池片加热步骤中，所选取的电池片至少为5片。
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