CN111727559B - 用于对太阳能模块的太阳能电池进行依次表征的装置以及使用该装置对太阳能模块的太阳能电池进行依次表征的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表征太阳能模块的太阳能电池的装置。该装置包括一个主体，该主体包含至少一个第一空心圆柱体，其中第一空心圆柱体具有至少两个环形区域。每个环形区域沿着第一空心圆柱体的旋转轴延伸，由导电材料制成，并与其他环形区域电绝缘。主体被配置为围绕所述第一空心圆柱体的旋转轴旋转。至少两个第一探针从所述主体向外突出，每个第一探针由导电材料制成。第一空心圆柱体的每个环形区域导电连接至至少一个第一探针。该装置可通过旋转装置的主体以及相对移动太阳能模块和装置主体，以简单和快速的方式连续测量太阳能模块中每个太阳能电池的外加电压的电流(即太阳能电池的特性)。

Description

用于对太阳能模块的太阳能电池进行依次表征的装置以及使 用该装置对太阳能模块的太阳能电池进行依次表征的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对太阳能模块的太阳能电池进行依次表征的装置以及使用该装置对太阳能模块的太阳能电池进行依次表征的方法。

背景技术

在太阳能模块中，多个太阳能电池串联或并联连接。通常将串联连接的多个太阳能电池称为串，其中一个太阳能模块可包括一个以上的串，并且各个串可彼此串联或并联连接。对这种太阳能模块的用户来说，只有太阳能模块的整体电气特性(例如开路电压，短路电流和最大输出功率)才是相关且重要的。然而，在太阳能电池和太阳能模块的开发和制造过程中，了解太阳能模块中每个单独太阳能电池的电气特性(例如，电气特性)可能是很重要的，例如，为了监视生产过程或找出模块特性差的原因。

太阳能电池包括第一电极，第二电极以及位于第一电和第二电极之间的光敏材料。为了对太阳能电池进行电表征，当太阳能电池被照亮时，第一电极和第二电极分别与一个用于测量电压或电流的探针接触。通常采用四点探针法，其中两个探针用于提供或测量电流，另两个探针用于提供或测量电压。因此，在这种情况下，每个电极都与一对探针接触。特别是对于横向尺寸较大(例如长度为30厘米)，且至少有一个电极具有较高的薄层电阻(例如17Ω/□)的太阳能电池，在采用四点探针法的情况下，使用多个探针或多对探针来接触该电极。整个模块的测量时间基本上取决于将包含探针的测量装置从一个太阳能电池移动到下一个太阳能电池所需的时间。为此，探针必须被抬起，即从第一太阳能电池的电极表面移开，横向移动到第二太阳能电池的位置，并被降低到第二太阳能电池的电极表面。至少在生产中，周期时间(即向测量装置提供两个后续太阳能模块之间的时间间隔)远小于所述方法所需的测量时间，其中该方法用于表征一模块，该模块例如可以包含四个串，每串中有超过200个太阳能电池。

为了缩短测量时间，有时需要使用具有大量探针的装置，其中探针同时与该模块的所有太阳能电池相接触并进行测量。然而，这种装置有时被称为“测量刺猬”，必须针对具有太阳能电池的特定排列和特定尺寸的每种太阳能模块布局分别构建。建造这样一个装置需要大量的时间，且成本高昂。此外，控制测量和分析测量数据需要高的电子力，这会导致高故障率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于表征太阳能模块中太阳能电池的装置，该装置在构造和使用上快速简便，本发明的目的还在于提供一种方法，该方法采用所述装置来表征太阳能模块中的太阳能电池。

上述目的通过独立权利要求中的装置和方法实现。从属权利要求中给出了优选实施例。

根据本发明，用于表征太阳能模块的太阳能电池的装置包括一个主体，该主体包含至少一个第一空心圆柱体，其中第一空心圆柱体具有至少两个环形区域。每个环形区域沿着第一空心圆柱体的旋转轴延伸，由导电材料制成，并与其他环形区域电绝缘。当从主体的横截面视图(即与第一空心圆柱体的旋转轴垂直的平面)看时，每个环形区域都是圆环的一部分。主体被配置为围绕所述第一空心圆柱体的旋转轴旋转。在该横截面视图中，第一空心圆柱体和主体可以为任何形状，其中第一空心圆柱体和主体的形状可以彼此不同。在横截面视图中，第一空心圆柱体的形状优选为圆形，但也可以为多边形的，如六角形或八角形。这同样适用于主体的形状。主体优选为具有与所述第一空心圆柱体相同的旋转轴的旋转实体。在一个实施例中，主体仅由第一空心圆柱体构成，但是优选地，所述本体还包括配置为容纳至少第一空心圆柱体的材料，进而包括该第一空心圆柱体。用于表征的装置还包括从主体向外突出的至少两个第一探针，每个第一探针由导电材料制成。第一空心圆柱体的每个环形区域导电连接至至少一个第一探针，每个第一探针导电连接至仅一个环形区域。第一探针以固定的方式连接至各个环形区域，但也可以可拆卸地连接至各个环形区域。或者，第一探针的一部分，例如探针的尖端，可以可拆卸地连接到相应的第一探针的其他部分，以便替换第一探针的损坏部分。从整体上看，该装置在横截面上看起来像一个星形，探针是星形的顶点，其中探针最好沿径向(旋转)线延伸，该径向(旋转)线连接第一空心圆柱体的旋转轴与空心圆柱体的侧面。

优选地，第一空心圆柱体的每个环形区域导电连接至多个第一探针，其中导电连接至第一空心圆柱体的单个环形区域的所有第一探针都沿平行于第一空心圆柱体的旋转轴的延伸线排列。连接到同一环形区域的两个探针之间的距离(即沿平行于第一空心圆柱体的旋转轴的方向测量的距离)对应于模块的太阳能电池中导电性较差的那个电极的薄层电阻。连接到相同环形区域的多个探针用于补偿太阳能电池的一个电极在太阳能电池长度上的不良导电性。在平行于太阳能电池的表面测量太阳能电池的横向延伸尺寸，其中较长的横向延伸尺寸即为太阳能电池的长度。该长度垂直于太阳能电池的宽度，而太阳能电池的宽度即为太阳能电池的另一个横向延伸尺寸。因此，第一空心圆柱体的长度对应于太阳能电池的长度，探针布置在第一空心圆柱体除端部以外的大部分长度上，太阳能电池上设置了用于施加或分接电压/电流的接触区。

第一空心圆柱体的一部分导电连接至至少两个探针，每个探针均导电连接至第一空心圆柱体的不同环形区域，即，第一空心圆柱体的长度的一部分与对应的探针构成本发明装置的一个区段。即，该装置包括至少一个区段。在上述优选实施例中，该装置包括多个区段，每个区段中每个环形区域包含一个第一探针，各区段沿第一空心圆柱体的旋转轴依次排列。优选地，属于同一个区段的所有探针布置在与第一空心圆柱体的旋转轴垂直的一个平面中，即，所有这些探针沿旋转轴相对于第一空心圆柱体的长度具有相同的坐标。更优选地，所有第一探针的尖端与第一空心圆柱体距离相同。探针的尖端为探针在该装置使用过程中接触到太阳能模块的末端。

优选地，装置的所有区段均等地形成，即沿旋转轴线延伸长度相同，具有相同数量的第一探针，第一探针尖端与第一空心圆柱体的距离相同。更优选地，装置的所有区段和第一空心圆柱体的端部一体形成，即，作为长度确定、不可变动的整体。然而，该装置的至少一些区段和第一空心圆柱体的端部也可以构成为可拆卸地连接到装置的其他区段。因此，装置的长度可以通过连接或移除一个或多个区段的简单方式来改变。

导电连接至第一空心圆柱体的不同且相邻的环形区域的两个第一探针的尖端之间的距离(即属于该装置的同一区段的两个第一探针的尖端之间的距离)，等于太阳能模块表面上的两个接触点之间的距离，其中每个接触点位于不同的电极上。该不同电极中的第一个电极至少导电连接至太阳能电池的第一电极，不同电极中的第二个电极至少导电连接至同一太阳能电池的第二电极。在一个实施例中，太阳能电池的第一电极和第二电极设置在太阳能模块的相同表面上，接触点分别位于该太阳能电池的第一电极或第二电极上。在另一个实施例中，太阳能电池的第一电极和第二电极形成于太阳能模块的相对面上，且第二电极导电连接至相邻太阳能电池的第一电极。在这种情况下，接触点分别位于太阳能电池的第一电极和相邻太阳能电池的第一电极上，并且第一探针的尖端之间的距离等于太阳能模块的一个太阳能电池的宽度。两个接触点之间的距离是在平行于太阳能模块的表面上测量的，两个第一探针的尖端之间的距离沿一个圆的周长测量，该圆为从与第一空心圆柱体的旋转轴垂直的横截面上看时，第一探头的尖端所处的圆。

探针的尖端为探针在该装置使用过程中接触到太阳能模块的末端。

优选地，该装置的一个区段包含两个以上第一探针。例如，在装置的该区段中，沿第一空心圆柱体的圆周布置6个或8个第一探针，这些探针彼此间距相等。该装置每个区段中第一探针的数量取决于第一探针的尖端所在的圆的半径，取决于将第一探头连接到第一个空心圆柱体的相应环形区域所需的空间，取决于使相邻探针相互绝缘所需要的空间，以及取决于在太阳能模块表面将接触的电极之间的距离。

在一优选实施例中，该装置的主体还包括第二空心圆柱体，该第二空心圆柱体的环形区域数量与第一空心圆柱体相同。第二空心圆柱体的每个环形区域沿着第二空心圆柱体的旋转轴延伸，由导电材料制成，并与第二空心圆柱体的其他环形区域电绝缘。第一空心圆柱体和第二空心圆柱体彼此电绝缘，具有相同的旋转轴，且彼此固定在各自的位置上。即，第一空心圆柱体和第二空心圆柱体相互固定，以相同的方式移动，绕同一旋转轴旋转。因此，位于第一空心圆柱体上的点和位于第二空心圆柱体上以及从旋转轴开始的位于同一条直线上的点在任何时刻都是如此。此外，至少两个第二探针从装置的主体向外突出，每个第二探针由导电材料制成。第二空心圆柱体的每个环形区域导电连接至至少一个第二探针，每个第二探针导电连接至第二空心圆柱体的仅一个环形区域。第一探针和第二探针彼此电绝缘。

如上所述，对于第一探针及其与第一空心圆柱体的环形区域的连接同样适用于第二探针及其与第二空心圆柱体的环形区域的连接。

与第一探针和第一空心圆柱体相似，优选地，第二空心圆柱体的每个环形区域导电连接至多个第二探针，其中导电连接至第二空心圆柱体的单个环形区域的所有第二探针都沿平行于第二空心圆柱体的旋转轴延伸的线排列。优选地，第二空心圆柱体的一个环形区域所包含的第二探针的数量等于第一空心圆柱体的一个环形区域所包含的第一探针的数量。在这种情况下，该装置的每个区段在第一空心圆柱体各环形区域包含一个第一探针，在第二空心圆柱体各环形区域包含一个第二探针。

此外，与第一探针相似，导电连接至第二空心圆柱体的不同且相邻的环形区域的两个第二探针的尖端之间的距离(即属于该装置的同一区段的两个第二探针的尖端之间的距离)，等于太阳能模块表面上的两个接触点之间的距离，其中每个接触点位于不同的电极上。同样，不同电极中的第一个电极至少导电连接至太阳能电池的第一电极，不同电极中的第二个电极至少导电连接至同一太阳能电池的第二电极。与第一探针对应的接触点相同实施例在此适用。此外，关于第一探针距离测量的相同表述也适用于此。

优选地，每个第二探针对应于一个第一探针，并且每个第一探针对应于一个第二探针。更优选地，第一探针和第二探针彼此对应地布置，使得它们排列在与第一空心圆柱体的旋转轴垂直的一个平面上，即，第一探针和第二探针相对于第一空心圆柱体沿旋转轴的长度具有相同的坐标。更优选地，第一探针和第二探针布置为使得其接触太阳能模块表面上的相同电极。在这种情况下，在测量期间，每个被接触的电极导电连接至一个第一探针和一个第二探针。因此，四点探针法可以用于表征太阳能电池，例如，在第一探针之间施加电压，并在第二探针之间测量电流。

优选地，属于该装置同一区段的所有探针的尖端位于同一个圆上，从垂直于旋转轴的横截面上看时，该圆的中心位于旋转轴上。

在优选的实施方式中，每个探针包括弹簧元件。因此，探针的尖端以弹簧安装的方式支承。也就是说，探针的长度可以通过压缩弹簧元件来改变，其中弹簧元件是探针的一部分，并位于所述探针导电连接的环形区域和探针的尖端之间。此外，优选地，探针的尖端，至少在一定程度上，可沿垂直于所述旋转轴的截面上探针尖端所在的圆的周长移动。这些特征都使得探针与太阳能模块表面的电极进行可靠接触，并允许用于表征的装置的主体旋转，同时尽量减少探针划伤太阳能模块表面的风险。此外，这些特征确保即使该用于表征的装置的主体相对于太阳能模块永久地旋转和移动，探针与太阳能模块表面的接触时间都足以测量太阳能电池的特性。

优选地，每个探针具有圆形尖端。这也有助于最小化刮擦的危险并确保接触。

优选地，每个探针除了其尖端和与其各自的环形区域导电连接的区域之外，被一种电绝缘材料包围。

更优选地，相邻的环形区域之间布置有电绝缘材料。第一空心圆柱体与第二空心圆柱体之间，以及外空心圆柱体和与内空心圆柱体导电连接的探针之间也可以布置有电绝缘材料，其中该外空心圆柱体为第一空心圆柱体或第二空心圆柱体。如果每个探针都被电绝缘材料包围，则外空心圆柱体和连接到内空心圆柱体的探针之间无需电绝缘材料。

优选地，本发明用于表征的装置还包括：旋转单元，用于使装置的主体绕第一空心圆柱体的旋转轴旋转；至少一个发电机，用于提供第一电压和第二电压和/或电流，其中该第一电压不同于该第二电压；滑动触点，用于将第一电压和第二电压和/或电流施加到相邻的环形区域，或从环形区域分接电压和/或电流；以及测量单元，用于测量连接到相邻环形区域的探针之间的电流或电压。

本发明用于表征太阳能模块的太阳能电池的方法包括通过旋转本发明用于表征的装置来依次接触并测量太阳能电池或太阳能模块。首先，提供一种根据本发明的用于表征的装置和一太阳能模块。用于表征的装置的主体和太阳能模块以如下方式布置：在第一时间点，至少两个探针在第一接触点处接触太阳能模块的一个和同一表面。一个第一接触点位于与第一太阳能电池的第一电极导电连接的一个电极上，第二个第一接触点位于与第一太阳能电池的第二电极导电连接的另一个电极上。在第一时间点接触的至少两个探针中的至少一个探针导电连接至第一空心圆柱体的一个第一环形区域，所述至少两个探针中的至少一个另一探针导电连接至第一空心圆柱体的另一个第一环形区域，其中两个第一环形区域彼此相邻。在第一时间点，将第一电压和第二电压或一电流施加到第一环形区域，然后测量至少两个探针之间的电压和/或电流。用于表征的装置的主体绕第一空心圆柱体的旋转轴旋转，太阳能模块和用于表征的装置的主体彼此相对移动，其中移动方向垂直于第一空心圆柱体的旋转轴。也就是说，移动太阳能模块或装置的主体，或两者都移动，使得用于表征的装置的探针沿移动方向依次接触太阳能模块中依次排列的两个太阳能电池。结果，在第二时间点，至少两个探针在第二接触点处接触太阳能模块的表面。第二接触点的至少一个接触点与在第一时间点接触的第一接触点不同。同样，一个第二接触点位于与第二太阳能电池的第一电极导电连接的一个电极上，第二个第二接触点位于与第二太阳能电池的第二电极导电连接的另一个电极上。在第二时间点接触的至少两个探针中的至少一个探针导电连接至第一空心圆柱体的一个第二环形区域，所述至少两个探针中的至少一个另一探针导电连接至第一空心圆柱体的另一个第二环形区域，其中两个第二环形区域彼此相邻。至少一个第二环形区域与第一环形区域不同。在第二时间点，将第一电压和第二电压或一电流施加到与所述至少两个探针导电连接的环形区域，其中所述至少两个探针与太阳能模块表面接触，然后测量所述至少两个探针之间的电压和/或电流。至少在第一时间点和第二时间点，分别照亮第一太阳能电池或第二太阳能电池，其中第一太阳能电池和第二太阳能电池的两个电极都导电连接到至少两个探针。优选地，整个太阳能模块被永久照亮。

通过重复这个旋转、移动、接触和测量的过程，优选地，太阳能模块中沿移动方向依次排列的所有太阳能电池都被表征。

优选地，装置的主体永久且恒定地旋转，用于表征的装置的主体和太阳能模块永久且恒定地彼此相对移动。因此，沿移动方向依次排列的所有太阳能电池都可以在与太阳能电池生产周期时间相对应的短时间内进行表征。然而，还可以仅以循环的方式旋转所述用于表征的装置的主体，以及令用于表征的装置的主体和太阳能模块彼此相对移动，即，在两个旋转-移动周期之间的时间内，用于表征的装置的主体既不旋转，用于表征的装置的主体和太阳能模块也不彼此相对移动。此外，用于表征的装置的主体与太阳能模块的相对运动可用于补偿两个第一探针的尖端之间的距离和太阳能模块表面上的电极之间的距离的差异，其中所述两个第一探针导电连接至第一空心圆柱体的不同且相邻的环形区域，所述太阳能模块表面上的电极为接触点所在的电极。

如果用于表征的装置包括如上所述的第二空心圆柱体和第二探针，则将第一电压和第二电压施加到第一空心圆柱体的环形区域，并测量接触太阳能模块表面的第二探针之间流动的电流。

附图提供对本发明实施例的进一步理解，附图包含在该说明书中并构成该说明书的一部分。附图阐明本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。通过参考下面的详细说明，可以更好地理解本发明的其他实施例和许多预期的优点。附图的元件不一定按彼此的比例绘制。相似的附图标记指代对应的相似部分。此外，参考所描述附图的方向，使用诸如“顶部”，“底部”，“正面”，“背面”，“前导”，“尾随”等方向性术语。由于可以以若干不同定向来定位本发明实施例的组件，因此方向性术语的使用是出于图解说明目的而决非限制性目的。

附图说明

图1为本发明用于表征的装置的第一实施例的示意性截面图。

图2为图1中细节的示意性侧视图。

图3为探针的截面图。

图4为第一实施例的示意性平面图。

图5为测量系统的示意性平面图，该测量系统包括用于表征的装置的第一实施例和太阳能模块。

图6A为图5的测量系统在第一时间点的示意性截面图。

图6B为图5的测量系统在第二时间点的示意性截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的表征装置的第一实施例。用于表征的装置1包括主体10，该主体10具有第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12，两者均由导电材料(例如铜)制成。第一空心圆柱体11具有一个旋转轴13，该旋转轴13同时也是第二空心圆柱体12的旋转轴，第二空心圆柱体12的直径比第一空心圆柱体11的直径小。因此，第一空心圆柱体11也被称为外空心圆柱体，第二空心圆柱体12也被称为内空心圆柱体。第一空心圆柱体11包括环形区域110，实施例中示出了八个环形区域110，图中以两个环形区域110a和110b为例。同样，第二空心圆柱体12包括相同数量的环形区域120，图中以两个环形区域120a和120b为例。第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12形成功能单元，第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12彼此固定。即，第一空心圆柱体11的单个环形区域110(例如环形区域110a)，对应于第二空心圆柱体12的单个环形区域120(在示例中对应于环形区域120a)，其中对应的环形区域以相同的方式运动，例如在相同方向上旋转相同的角度。此外，主体10与第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12形成一个整体旋转和移动的功能单元。

第一空心圆柱体11的每个环形区域110以机械固定且导电的方式连接至一个第一探针20，并且每个第一探针20均连接至第一空心圆柱体11的一个环形区域。在图1中，以第一探针20a和20b为例。第二空心圆柱体12的环形区域120和第二探针30之间也是如此，图1中以第二探针30a和30b为例。第一探针20和第二探针30由导电材料制成，例如铜或铜化合物(如铜铍、青铜或黄铜)，钢，镍涂覆有金或银的上述材料中的任何一种，第一探针20和第二探针30从主体10向外突出。第一探针20和第二探针30的尖端(即未连接至相应环形区域的探针末端)位于一个虚拟圆40上，该虚拟圆40与旋转轴13具有相同中心。两个相邻的第一探针20(例如第一探针20a和20b)的尖端之间的距离为d，距离d沿虚拟圆40的圆周测量。两个相邻的第二探针30的尖端也是如此。优选地，对应的第一探针20和第二探针30(例如第一探针20a和第二探针30a)彼此非常靠近，也就是说，两者之间的距离远小于距离d。然而，第一探针20和对应的第二探针30彼此电绝缘。第一探针20和第二探针30基本上沿着从旋转轴13开始的径向线延伸。但是，对应的探针(例如探针20a和30a)基本上彼此平行地延伸，因此并不完全沿径向线延伸。图1中所有第一探针20和第二探针30都布置在垂直于旋转轴13的一个平面上，也就是说，所有第一探针20和第二探针30的y坐标都相同。

主体10在图1所示的横截面中为圆形，其中半径在例如4mm至15mm的范围内，一般为10mm。然而，主体10在横截面上可以是任何形状，例如六边形或八边形。第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12的形状也是如此，其尺寸相应地较小。虚拟圆40的半径在6mm到20mm之间，其中探针的尖端突出2mm到10mm，优选突出2mm到5mm。

主体10还包括绝缘材料14，例如塑料或陶瓷，该绝缘材料使得第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12彼此固定。此外，绝缘材料14使得第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12彼此电绝缘，使得第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12的各个环区域110和120之间彼此电绝缘，使得第二探针30与第一空心圆柱体11彼此电绝缘，并且使得主体10以内的第一探针20和第二探针30之间彼此电绝缘。实现这些不同功能的绝缘材料14可以是针对所有功能采用相同材料，也可以是针对不同功能采用不同的材料。因此，某些电绝缘效果也可以通过在某些所述元件之间的空气或真空来实现。

如图2所示，至少实现第二探针30与第一空心圆柱体11彼此电绝缘的功能，以及实现至少部分位于主体10内的第一探针20和第二探针30彼此电绝缘的功能，可以通过将绝缘套管22和绝缘套管32分别包围在第一探针20和第二探针30上来实现。图2示出了图1的细节A，并且更详细地示出了第一探针20和第二探针30。第一探针20具有圆形尖端21和连接端23，连接端23电连接并机械固定于第一空心圆柱体11上，第一探针20至少在其某些延伸部分被绝缘套管22所包围。连接端23可以被焊接或钎焊至第一空心圆柱体11，也可以以其他任何方式连接至第一空心圆柱体11。如上所述，第一探针20还可以以可拆卸的方式连接至第一空心圆柱体11，以便在有缺陷时将其替换。举例来说，第一探针20的连接端23可与第一空心圆柱体11建立插头连接。同理适用于具有尖端31和连接端33的第二探针30，其中连接端33电连接并机械固定于第二空心圆柱体12上，并且第二探针30被绝缘套管32所包围。

图3示出了第一探针20沿其延伸部分的横截面。可以看出，尖端21和连接端23之间设有弹簧元件24，其位于绝缘套管22内。弹簧元件24使得尖端21可以沿着第一方向a移动，即朝向它所连接的第一空心圆柱体移动以及再远离该第一空心圆柱体。因此，第一探针20沿第一空心圆柱体的径向的长度可以被调整，从而实现与太阳能模块表面的可靠接触以及主体10相对于太阳能模块的旋转和运动，而不损害太阳能模块的表面。此外，尖端21可以在至少一定程度上沿第二方向b移动。该运动的特点包括以探针20的刚度(由探针20的材料和尺寸决定)，绝缘套管22的刚度，以及绝缘套管22最末端到尖端21的距离c。

同理适用于第二探针30。

图4示出了用于表征的装置1的示意性平面图。为了解释装置1的结构原理，在图4中未示出主体10和第二探针30。但是，可以看到第一空心圆柱体11和第二空心圆柱体12及其环形区域，其中在图中仅标出了第一空心圆柱体的环形区域110a至110e。沿着旋转轴13的延伸方向，即，沿y方向，设置有多个第一探针20。此外，在沿旋转轴13延伸的单个位置上，即在单个y值上，在该y位置上沿装置1的周长设置有多个第一探头20。例如，在y＝y2处布置有八个第一探针20，其中探针20a到20e可以在所示平面图中看到。每个第一探针20导电地连接到第一空心圆柱体11的一个环形区域110，如图1所示。即，第一探针20a连接到环形区域110a，第一探针20b连接到环形区域110b，第一探针20c连接到环形区域110c，第一探针20d连接到环形区域110d，第一探针20e连接到环形区域110e。在相同的y位置，第二探针(图中并未显示)按照图1和图2的说明进行布置.

由具有相同y坐标的所有探针组成的装置1的一部分称为装置1的区段15。在所示的实施例中，沿着第一空心圆柱体11的长度L布置有八个区段15。因此，每个环形区域110a至110e与八个第一探针20电连接，其中每个第一探针中具有不同的y坐标。两个相邻的第一探针20之间沿旋转轴的距离e取决于使用该装置1测量的太阳能电池的电极的薄层电阻，该电极在太阳能电池的两个电极中导电性较小。第一空心圆柱体11的长度L取决于太阳能电池在平行于旋转轴13的方向上的长度。区段15的数量取决于上述两个特征。

如图4所示，第一空心圆柱体11的两端设置有两个滑动触点50a和50b。滑动触点50a和50b是固定的，即不会旋转，但随装置1的移动而一起移动。在所示的时间点，第一滑动触点50a与环形区域110a接触，并且向环形区域110a以及所有与环形区域110a导电连接的第一探针20施加第一电压U1。在同一时间点，第二滑动触点50b与和环形区域110a相邻的环形区域110b接触，并且向环形区域110b以及所有与环形区域110b导电连接的第一探针20施加第二电压U2第二电压U2不同于第一电压U1。在装置1绕其旋转轴线13旋转之后，即在另一个时间点，滑动触点50a和50b分别与第一空心圆柱体的其他环形区域接触，例如环形区域110b和110c。

第二空心圆柱体12沿旋转轴线13比第一空心圆柱体11延伸得更长，从而使得第二空心圆柱体12突出于第一空心圆柱体11。这种布置是为了接触第二空心圆柱体12，即内空心圆柱体。因此，在第二空心圆柱体12的两端设置有两个滑动触点50c和50d，其形成类似于滑动触点50a和50b，即随装置1一起移动且不旋转，并与第二空心圆柱体12的环形区域接触。使用滑动触点50c和50d，可分接通过太阳能电池的电流I，其中该太阳能电池的电极分别被施加有第一电压U1和第二电压U2。

设置在第一空心圆柱体11上或设置在第二空心圆柱体12上的两个滑动触点也可以布置在空心圆柱体的一端，甚至也可以是所有的滑动触点都布置在装置1的一端。

图5示出了测量系统100的示意性平面图，该测量系统100包括如图1至图4所述的用于表征的装置1以及太阳能模块200。装置1包括如上所述的部件，并且还包括驱动单元60，同步器70，发电机80和测量单元90。太阳能模块200包括多个太阳能电池201a至201n，例如214个太阳能电池。每个太阳能电池201i沿垂直于装置1的旋转轴13的方向(即沿x方向)具有宽度w，沿平行于装置1的旋转轴13的方向(即沿y方向)具有一个长度，并与相邻的太阳能电池串联电连接。因此，太阳能电池照明产生的电荷载流子产生的电流沿x方向流动。装置1通过驱动单元60沿移动方向s在太阳能模块1的表面上移动，其中，驱动单元60的一部分就其沿旋转轴13的延伸方向设置于装置1的两侧。由此，装置1在绕其旋转轴13沿旋转方向r旋转的同时在整个太阳能模块上移动，其中旋转也可以由驱动单元60驱动。在这种情况下，驱动单元60同时也是用于表征的装置1的旋转单元。在装置1的每个区段中，一个第一探针20和一个第二探针30与一个太阳能电池201接触，另一个第一探针20(如图1所示，该另一个第一探针20在横截面中与上述一个第一探针20相邻)和另一个第二探针30(在横截面中与上述一个第二探针30相邻)与另一个太阳能电池201(该另一个太阳能电池201在第一时间点与上述一个太阳能电池201相邻)相接触。如果发电机80分别为滑动触点50a和50b提供电压U1和U2，则可以采用测量单元90(也称为信号处理单元)来测量电流I，其中该电流I表征两个被接触太阳能电池201中的一个。测量单元90还将测量到的电流I分配到一个特定的太阳能电池中并存储数据。但是，此功能也可以由另一个单元(例如计算机)来完成。同步器70同步施加的或测量的电压和电流以及驱动单元60。

下面，给出用于计算装置1的移动速度和测量时间的示例。每串太阳能模块200具有214个太阳能电池201，太阳能模块200沿x方向的长度为1.6m。在生产过程中，表征太阳能模块的太阳能电池的周期时间为50s，其中可用于测量的有效时间为30s。如果装置1以3.2m/min的速度沿着移动方向s移动，则每个太阳能电池的测量时间为大约为130ms，这对于现代技术中的测量和信号处理是足够的。如果太阳能模块200包括沿y方向布置的多个串，则应当并联使用一个以上的用于表征的装置以满足表征的周期时间，即，每个串对应一个用于表征的装置。

图6A和6B说明了本发明中用于表征太阳能模块的太阳能电池的方法。图6A示出了在第一时间点t1处通过测量系统100的示意性截面，图6B示出了在第二时间点t2处通过测量系统100的示意性截面。为了清楚起见，省略了用于表征的装置的主体10。应当注意，就本申请而言，时间点的持续时间为几毫秒，例如如上所述的130毫秒。即使装置1的主体沿其移动方向s(如图6A和6B中箭头r和s所示)连续旋转和移动，也可以实现这一点。由于每个探针20和30包括如图3所示的弹簧元件24，因此每个探针20和30都可以改变其长度，使其在相应时间点的整个持续时间内可以接触太阳能模块200的表面。

太阳能模块200包括多个太阳能电池，其中图6A和图6B标注有三个太阳能电池201i、201i+1和201i+2。这些太阳能电池彼此相邻，并且每个太阳能电池包括光敏层205，第一电极210和第二电极220。第一电极210是背电极，例如由钼制成，第二电极220是前电极，是透明的，例如由透明导电氧化物(TCO)制成。太阳能电池201的第一电极210通过连接线230导电连接至一相邻太阳能电池201的第二电极220，该连接线230例如由第一电极210的材料制成。因此，太阳能电池201i的第一电极210i导电连接至太阳能电池201i+1的第二电极220i+1，太阳能电池201i+1的第一电极210i+1导电连接至太阳能电池201i+2的第二电极220i+2。相邻太阳能电池201的光敏层205通过绝缘线240彼此电绝缘，相邻太阳能电池201的第一电极210通过绝缘线250彼此电绝缘，相邻太阳能电池201的第二电极220通过绝缘线260彼此电绝缘。一个太阳能电池201的宽度w还包括一条绝缘线240、一条绝缘线250、一条绝缘线260和一条连接线230。两个相邻第一探针20的尖端之间的距离d(如图1所示)等于太阳能电池201的宽度w。

在第一时间点t1(图6A)，第一探针20a和第二探针30a在太阳能电池201i的第一电极210i处接触太阳能模块200的表面，而第一探针20b和第二探针30b在太阳能电池201i+1的第一电极210i+1处接触太阳能模块200的表面。由于第一电极210i导电连接至太阳能电池201i+1的第二电极220i+1，第一探针20a和第二探针30a导电连接至太阳能电池201i+1的第二电极220i+1。第一探针20a导电连接至环形区域110a，第一探针20b导电连接至环形区域110b，该环形区域110b与环形区域110a相邻。第二探针30a导电连接至环形区域120a，第二探针30b导电连接至环形区域120b，该环形区域120b与环形区域120a相邻。在第一时间点t1，通过图4和图5所示的滑动触点50a和50b，将第一电压U1施加到环形区域110a，将不同于第一电压U1的第二电压U2施加到环形区域110b。同时，至少太阳能电池201i+1的前侧是被照亮的(如箭头所示)。通过从与滑动触点50c和50d接触的环形区域120a和120b中分接第二探针30a和30b之间的电流，可以测量第二探针30a和30b之间的电流。因此，太阳能电池201i+1在第一时间点t1被表征。

在第二时间点t2(图6B)，装置的主体沿旋转方向r旋转，装置沿移动方向s移动，使得第一探针20b和第二探针30b仍然接触太阳能电池201i+1的第一电极210i+1，第一探针20c和第二探针30c现在接触太阳能电池201i+2的第一电极210i+2。由于第一电极210i+1导电连接至太阳能电池201i+2的第二电极220i+2，第一探针20b和第二探针30b导电连接至太阳能电池201i+2的第二电极220i+2。第一探针20b导电连接至环形区域110b，第一探针20c导电连接至环形区域110c，该环形区域110c与环形区域110b相邻。第二探针30b导电连接至环形区域120b，第二探针30c导电连接至环形区域120c，该环形区域120c与环形区域120b相邻。在第二时间点t2，通过图4和图5所示的滑动触点50a和50b，将第一电压U1施加到环形区域110b，第二电压U2施加到环形区域110c。4和5。同时，至少太阳能电池201i+2的前侧是被照亮的(如箭头所示)。通过从与滑动触点50c和50d接触的环形区域120b和120c中分接第二探针30b和30c之间的电流，可以测量第二探针30b和30c之间的电流。因此，太阳能电池201i+2在第二时间点t2被表征。

以这种方式，可以通过旋转和移动用于表征的装置的主体来依次表征太阳能模块200的所有太阳能电池201。当然，太阳能模块200可以代替用于表征的装置沿x方向移动，但是，太阳能模块200移动的方向与用于表征的装置所示移动方向s相反。此外，除了用于沿x轴方向移动用于表征的装置之外，还可以移动太阳能模块200，用以补偿两个相邻第一探针20的尖端之间的距离d和太阳能电池201的宽度w之间的差。

本发明的上述实施例是通过举例的方式给出的，但本发明并不限于此。任何修改、变化和等效布置以及实施例的组合，均应包含在本发明的保护范围之内。

附图标记

1 用于表征的装置

10 主体

11 第一空心圆柱体

110，110a–110e 第一空心圆柱体的环形区域

12 第二空心圆柱体

120，120a–120c 第二空心圆柱体的环形区域

13 第一空心圆柱体的旋转轴

14 绝缘材料

15 装置的区段

20，20a–20e 第一探针

21 尖端

22 绝缘套管

23 连接端

24 弹簧元件

30，30a–30c 第二探针

31 尖端

32 绝缘套管

33 连接端

40 虚拟圆

50a–50d 滑动触点

60 驱动单元

70 同步器

80 发电机

90 测量单元

100 测量系统

200 太阳能模块

201a–201n， 太阳能电池

201i–201i+2

205 光敏层

210i–210i+2 第一电极

220i+1、220i+2 第二电极

230 连接线

240 太阳能电池光敏层之间的绝缘线

250 第一电极之间的绝缘线

260 第二电极之间的绝缘线

A 图1的细节

a 尖端的第一移动方向

b 尖端的第二移动方向

c 尖端与绝缘套管之间的距离

d 两个第一探针的尖端之间的径向距离

e 两个第一探针之间的轴向距离

L 第一空心圆柱体的长度

r 用于表征的装置的旋转方向

s 用于表征的装置的运动方向

w 太阳能电池的宽度

t1 第一时间点

t2 第二时间点

y2 具体的y坐标

Claims (14)

1. 一种用于表征太阳能模块的太阳能电池的装置，包括：

- 主体，包括至少一个第一空心圆柱体，所述第一空心圆柱体包括至少两个环形区域，所述环形区域为一个圆环上的弧形，每个环形区域沿第一空心圆柱体的旋转轴延伸，由导电材料制成，并与其他环形区域电绝缘，其中主体用于围绕所述第一空心圆柱体的旋转轴旋转；以及

- 至少两个第一探针，所述第一探针从所述主体向外突出，每个第一探针由导电材料制成；

其中，第一空心圆柱体的每个环形区域导电连接至至少一个第一探针。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一空心圆柱体的每个环形区域导电连接至多个第一探针，其中导电连接至所述第一空心圆柱体的单个环形区域的所有第一探针都沿与所述第一空心圆柱体的旋转轴平行延伸的线排列。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，导电连接至所述第一空心圆柱体的不同且相邻的环形区域的两个第一探针的尖端之间的距离，等于太阳能模块一表面上的两个接触点之间的距离，其中每个接触点位于不同电极上，所述不同电极中的第一个电极至少导电连接至太阳能电池的第一电极，所述不同电极中的第二个电极至少导电连接至同一太阳能电池的第二电极，两个接触点之间的距离平行于太阳能模块表面测量，两个第一探针的尖端之间的距离沿一个圆的周长测量，所述圆为从与第一空心圆柱体的旋转轴垂直的横截面上看时，第一探头的尖端所处的圆。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

- 所述主体还包括第二空心圆柱体，所述第二空心圆柱体的环形区域数量与第一空心圆柱体相同，第二空心圆柱体的每个环形区域沿着第二空心圆柱体的旋转轴延伸，由导电材料制成，并与第二空心圆柱体的其他环形区域电绝缘，其中第一空心圆柱体和第二空心圆柱体彼此电绝缘，具有相同的旋转轴，且彼此固定在各自的位置上；以及

- 至少两个第二探针，所述第二探针从所述主体向外突出，每个第二探针由导电材料制成；

其中，第二空心圆柱体的每个环形区域导电连接至至少一个第二探针，第一探针和第二探针彼此电绝缘。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二空心圆柱体的每个环形区域导电连接至多个第二探针，其中导电连接至第二空心圆柱体的单个环形区域的所有第二探针都沿与所述第二空心圆柱体的旋转轴平行延伸的线排列。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，导电连接至所述第二空心圆柱体的不同且相邻的环形区域的两个第二探针的尖端之间的距离，等于太阳能模块一表面上的两个接触点之间的距离，其中每个接触点位于不同电极上，所述不同电极中的第一个电极至少导电连接至太阳能电池的第一电极，所述不同电极中的第二个电极至少导电连接至同一太阳能电池的第二电极，两个接触点之间的距离平行于太阳能模块表面测量，两个第二探针的尖端之间的距离沿一个圆的周长测量，所述圆为从与第二空心圆柱体的旋转轴垂直的横截面上看时，第二探头的尖端所处的圆。

7.根据权利要求1-2、4-5中任一项所述的装置，其特征在于，每个探针包含弹簧元件。

8.根据权利要求1-2、4-5中任一项所述的装置，其特征在于，每个探针具有圆形尖端。

9.根据权利要求1-2、4-5中任一项所述的装置，其特征在于，每个探针除了其尖端和与其各自的环形区域导电连接的区域之外，还被电绝缘材料包围。

10.根据权利要求1-2、4-5中任一项所述的装置，其特征在于，相邻的环形区域之间布置有电绝缘材料。

11.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，第一空心圆柱体与第二空心圆柱体之间，以及外空心圆柱体和与内空心圆柱体导电连接的探针之间布置有电绝缘材料，其中所述外空心圆柱体为第一空心圆柱体，所述内空心圆柱体为第二空心圆柱体。

12.根据权利要求1-2、4-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

- 旋转单元，用于使所述主体绕第一空心圆柱体的旋转轴旋转；

- 至少一个发电机，用于提供第一电压和第二电压和/或电流，其中所述第一电压不同于所述第二电压；

- 滑动触点，用于将第一电压和第二电压和/或电流施加到相邻的环形区域，或从环形区域分接电压和/或电流；以及

- 测量单元，用于测量连接到相邻环形区域的探针之间的电流或电压。

13.一种用于表征太阳能模块的太阳能电池的方法，包括以下步骤：

- 提供根据权利要求12所述的装置，以及提供太阳能模块；

- 将装置的主体和太阳能模块以如下方式布置：在第一时间点，至少两个导电连接至第一空心圆柱体的两个相邻第一环形区域的探针在位于不同电极的第一接触点处接触太阳能模块的一个表面，其中所述不同电极中的第一个电极至少导电连接至第一太阳能电池的第一电极，所述不同电极中的第二个电极至少导电连接至第一太阳能电池的第二电极；

- 在第一时间点，将第一电压和第二电压或电流施加到两个相邻的第一环形区域，并测量电压和/或电流；

- 装置的主体绕第一空心圆柱体的旋转轴旋转，使得太阳能模块和用于表征的装置的主体以如下方式彼此相对移动：在第二时间点，至少两个导电连接至第一空心圆柱体的两个相邻第二环形区域的探针在位于不同电极的第二接触点处接触太阳能模块的表面，其中所述不同电极中的第一个电极至少导电连接至第二太阳能电池的第一电极，所述不同电极中的第二个电极至少导电连接至第二太阳能电池的第二电极，其中，所述第二接触点中的至少一个位于与所述第一接触点所处电极不同的电极上；

- 在第二时间点，将第一电压和第二电压或电流施加到两个相邻的第二环形区域，并测量电压和/或电流。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

- 所述装置为权利要求4或12所述的装置；

- 将第一电压和第二电压施加到第一空心圆柱体的环形区域；以及

- 测量接触太阳能模块表面的第二探针之间流动的电流。