CN110868156A - 一种分段测量高效太阳能组件功率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分段测量高效太阳能组件功率的方法，其特征在于，利用短脉宽瞬态太阳光模拟器采取分段方式来测量光伏组件IV曲线，将闪光时间分为两部分，前半部分完成多点正向扫描，即从Isc至Voc，后半部分完成多点反向扫描，即Voc至Isc；正向扫描为IV曲线上全点扫描，反向扫描仅扫描Isc、Voc、Pmax附近点；建立修正因子，通过反向修正正向扫描；完成后测试待测组件即可。本发明仅通过对软件的升级将瞬态模拟器闪光时间分割，引入正反向扫描的修正因子方式测试高效组件，在不增加成本的基础上解决的高效组件的测试问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用短脉宽瞬态太阳光模拟器分段测量高效太阳能组件功率的方法，属于太阳能电池材料的测试技术领域。
背景技术
随着全球能源的短缺和气候变暖，太阳能发电等可再生能源逐渐取代传统的火力发电，成为当今能源领域研究的热点和发展的趋势。在太阳能发电系统中太阳能电池组件做为最小的发电单元，其发电效率决定着整个光伏电站的效率。采用高效电池材料可以提高光伏组件的效率，例如N型电池、高效薄膜电池等技术。高效电池材料与常规电池材料不同，其为空穴运动，而常规电池材料为电子运动，空穴运动花费时间更长，因此对瞬态模拟器来说需要更长的脉冲宽度，而增加脉宽带来投资的增加。
太阳能光伏组件功率的实验室测量必须依靠太阳能模拟器，模拟器共分为两大类：
1、稳态模拟器，能够持续发光，用来测量高效组件则不存在光伏组件的响应时间问题，但其价格昂贵，通常需要花费800万以上的价格，且其带来的测量问题也很明显，通常由于光伏组件温度的滞后性，稳态模拟器无法恰好在25℃条件下完成测试，且在测试期内无法满足组件温度恒定。同时稳态模拟器由于持续发光，细微的不均匀都会导致待测组件发电状态的不同。因此稳态模拟器测试稳定性无法保证。
2、瞬态模拟器，为脉冲光源，短暂的光不会导致组件的温度变化，因此可以更精确的控制组件实际测试时的温度，但是会引入组件响应时间的问题，高效电池材料为空穴运动，而常规电池材料为电子运动，空穴运动花费时间更长，因此对瞬态模拟器来说需要更长的脉冲宽度，而增加脉宽带来投资的增加。现有的量产组件，常规P型组件需要闪光时间15ms，PERC组件需要40ms，IBC组件需要120ms，HIT组件需要180ms以上。而目前大部分实验室瞬态模拟器脉冲宽度为40ms，由此在现有技术基础上无法满足大多数高效组件的测量。不同闪光时长条件下IV测试结果如图1所示，可以看出随着脉宽的增加光伏组件测量越来越准确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：在不增加脉宽的基础上，仅通过测量方向的控制及模型算法来解决现有模拟器的高效组件测量问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分段测量高效太阳能组件功率的方法，其特征在于，利用短脉宽瞬态太阳光模拟器采取分段方式来测量光伏组件IV曲线，将闪光时间分为两部分，前半部分完成多点正向扫描，即从Isc至Voc，后半部分完成多点反向扫描，即Voc至Isc；正向扫描为IV曲线上全点扫描，反向扫描仅扫描Isc、Voc、Pmax附近点；建立修正因子，通过反向修正正向扫描；完成后测试待测组件即可；
所述修正因子由标准组件测量而来，在测量时首先测量标准组件的前后分段条件下最大功率值，如下公式所示，为相应电流、电压、功率修正因子计算方法。
电流修正因子α、电压修正因子β、功率修正因子γ：
其中标准组件经过更高级实验室计量，其电流、电压、功率都是已知的，上式中Isc.meterage、Voc.meterage、Pmax.meterage均为计量值，上式中Isc.35、Voc.35、Pmax.35为前半段测量值，上式中Isc.5、Voc.5、Pmax.5为后半段测量值。
通过标准组件的计量值及分段测试值，可以计算出相应的修正因子。对于待测组件，通过分段测量及修正因子可以计算出组件的计算值。
电流计算值Isc.calculate、电压计算值Voc.calculate、功率计算值Pmax.calculate，如下
Isc.calculate＝Isc.35+α·Isc.5
Voc.calculate＝Voc.35+β·Voc.5
Pmax.calculate＝Pmax.35+γ·Pmax.5。
优选地，所述闪光时间中前半部分与后半部分的比例为(2～8)：1。
优选地，所述短脉宽瞬态太阳光模拟器为40ms瞬态模拟器40ms时，闪光时间的前半部分为35ms，后半部分为5ms。
本发明仅通过对软件的升级将瞬态模拟器闪光时间分割，引入正反向扫描的修正因子方式测试高效组件，在不增加成本的基础上解决的高效组件的测试问题。
附图说明
图1为瞬态模拟器在不同闪光时长条件下IV测试结果；
图2为实施例中时间分配比例；
图3为分段扫描取点的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
以常规40ms瞬态模拟器为例，由于两个扫描结果不重合，采用分段扫描的方式。将40ms闪光时间分为两部分(如图2所示)，前35ms完成常规多点正向扫描(Isc至Voc)，后5ms完成快速少点反向扫描(Voc至Isc)，正向扫描为IV曲线上全点扫描，而反向仅扫描Isc、Voc、Pmax附近少量点。建立修正因子，通过反向修正正向扫描，扫描结果如图3所示；然后建立修正因子，通过反向修正正向扫描；完成后测试待测组件即可。
所述修正因子由标准组件测量而来，在测量时首先测量标准组件的前后分段条件下最大功率值，如下公式所示，为相应电流、电压、功率修正因子计算方法。
电流修正因子α、电压修正因子β、功率修正因子γ：
其中标准组件经过更高级实验室计量，其电流、电压、功率都是已知的，上式中Isc.meterage、Voc.meterage、Pmax.meterage均为计量值，上式中Isc.35、Voc.35、Pmax.35为前半段测量值，上式中Isc.5、Voc.5、Pmax.5为后半段测量值。
通过标准组件的计量值及分段测试值，可以计算出相应的修正因子。对于待测组件，通过分段测量及修正因子可以计算出组件的计算值。
电流计算值Isc.calculate、电压计算值Voc.calculate、功率计算值Pmax.calculate，如下
Isc.calculate＝Isc.35+α·Isc.5
Voc.calculate＝Voc.35+β·Voc.5
Pmax.calculate＝Pmax.35+γ·Pmax.5。
Claims (3)
1.一种分段测量高效太阳能组件功率的方法，其特征在于，利用短脉宽瞬态太阳光模拟器采取分段方式来测量光伏组件IV曲线，将闪光时间分为两部分，前半部分完成多点正向扫描，即从Isc至Voc，后半部分完成多点反向扫描，即Voc至Isc；正向扫描为IV曲线上全点扫描，反向扫描仅扫描Isc、Voc、Pmax附近点；建立修正因子，通过反向修正正向扫描；完成后测试待测组件即可；
所述修正因子由标准组件测量而来，在测量时首先测量标准组件的前后分段条件下最大功率值，如下公式所示，为相应电流、电压、功率修正因子计算方法。
电流修正因子α、电压修正因子β、功率修正因子γ：
其中标准组件经过更高级实验室计量，其电流、电压、功率都是已知的，上式中Isc.meterage、Voc.meterage、Pmax.meterage均为计量值，上式中Isc.35、Voc.35、Pmax.35为前半段测量值，上式中Isc.5、Voc.5、Pmax.5为后半段测量值。
通过标准组件的计量值及分段测试值，可以计算出相应的修正因子。对于待测组件，通过分段测量及修正因子可以计算出组件的计算值。
电流计算值Isc.calculate、电压计算值Voc.calculate、功率计算值Pmax.calculate，如下
Isc.calculate＝Isc.35+α·Isc.5
Voc.calculate＝Voc.35+β·Voc.5
Pmax.calculate＝Pmax.35+γ·Pmax.5。
2.如权利要求1所述的分段测量高效太阳能组件功率的方法，其特征在于，所述闪光时间中前半部分与后半部分的比例为(2～8)：1。
3.如权利要求1所述的分段测量高效太阳能组件功率的方法，其特征在于，所述短脉宽瞬态太阳光模拟器为40ms瞬态模拟器40ms时，闪光时间的前半部分为35ms，后半部分为5ms。
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