CN114244276B - 碲化镉标准太阳电池标定、保存与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碲化镉标准太阳电池标定、保存与使用方法，所述标定方法为：标定所述暗态稳定下的碲化镉太阳电池的电性能参数，所述电性能参数包括短路电流、开路电压、最大功率；所述存放方法为：将碲化镉太阳电池在≤30℃环境中完全避光存放T天，使碲化镉太阳电池始终处于暗态稳定状态；所述使用方法为：使用所述暗态稳定下的碲化镉标准太阳电池对瞬态太阳模拟器进行修正。利用上述方法标定得到的碲化镉标准太阳电池用于替代带特制滤光片的晶体硅标准太阳电池对瞬态太阳模拟器进行修正，其成本低廉，同时也减低了整个测试环节的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种碲化镉标准太阳电池标定、保存、使用该标准电池的方法。
背景技术
在采用太阳模拟器测试太阳电池的电性能时，通常需要使用标准太阳电池对太阳模拟器光谱与AM1.5标准光谱之间的差异进行修正。国家标准文件《GB/T 6495.2光伏器件第2部分：标准太阳电池的要求》仅规定了对晶体硅标准太阳电池的要求。国际标准文件《IEC 60904-2 Photovoltaic devices-Part 2:Requirements for photovoltaicreference devices》第4部分明确要求了，标准太阳电池的输出信号应与辐照强度呈线性关系。但是，由于碲化镉太阳电池很容易受到电池内微观结构变化的影响，使其随时存在无光状态下的衰减与有光状态下的恢复效应，致使碲化镉太阳电池的输出信号同时受到时间与辐照强度的双重影响，而不是单一与辐照强度呈线性关系。同时，在国际标准文件《IEC60904-4Photovoltaic devices-Part 4:Procedures for establishing calibrationtraceability》中，列出的标定方法与流程仅对晶体硅标准太阳电池验证有效。所以，在采用太阳模拟器测试碲化镉太阳电池的电性能时，现有技术通常采用晶体硅标准太阳电池来进行太阳模拟器的光谱修正。不过，由于晶体硅太阳电池与碲化镉太阳电池存在不同的光谱响应，需要按照国际标准文件《IEC60904-7Photovoltaic devices-Part 7:Computationof the spectral mismatch correction for measurements of photovoltaic devices》测算光谱失配修正，并且在太阳模拟器更换了光源部件或者太阳模拟器的光源部件老化而出现模拟器光谱变化的情况下，需要重新测算光谱失配修正。而在碲化镉太阳电池的生产测试过程中，重新测算光谱失配修正所花费的时间，将造成生产效率的显著下降。为解决这个问题，现有技术通常采用晶体硅标准太阳电池加滤光片的方式，使得带滤光片的晶体硅标准太阳电池的光谱响应与待测试的碲化镉太阳电池尽量一致，其方法与专利文件《CN200410051144.6用于非晶硅电池测量的标准太阳电池及其制造方法》及专利文件《DE102007010490-Reference solar cell has solar cell accommodated in housingand selected according to spectral or radiometric requirements,where spectralscreen exposes part of graduated filter for transmission of rays to solarcell》所描述的类似。不过，前述滤光片的制作工艺复杂，且价格昂贵。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种碲化镉标准太阳电池标定、保存与使用方法，该碲化镉标准太阳电池用于修正瞬态太阳模拟器。
为解决以上技术问题，本发明提供一种碲化镉标准太阳电池标定方法，包括，S11：将碲化镉太阳电池在≤30℃的环境中完全避光存放T天；测试所述碲化镉太阳电池的电性能参数，所述电性能参数包括短路电流、开路电压、最大功率；S12：重复步骤S11，并利用最后组测试结果与倒数第二组测试结果计算短路电流、开路电压、最大功率的变化量；直到连续两次短路电流、开路电压、最大功率的变化量绝对值小于或者等于阈值K且最后N次测得的最大功率由前至后并非递减后进入下一步；S13：对碲化镉太阳电池的电性能参数进行精准测定，要求测定过程中碲化镉太阳电池受到太阳模拟器的累计辐照时间≤1秒。
作为一种改进，所述T≥7。
作为一种进一步的改进，所述对步骤S1内的碲化镉太阳电池进行测试中，采用3A级瞬态太阳模拟器在温度25±1℃、辐射强度1000±10W/m2的条件下进行电性能参数测试。
作为一种改进，所述一组闪光测试的次数≥10。
作为一种改进，同组闪光测试连续进行。
作为另一种更进一步的改进，所述短路电流的变化量计算公式为：
其中，dI为短路电流变化量，Iscn为最后一组测试的短路电流，Iscnp为倒数第二组测试的短路电流；
所述开路电压的变化量计算公式为：
其中dV为开路电压变化量，Vocn为最后一组测试的开路电压，Vocnp为倒数第二组测试的开路电压；
所述最大功率的变化量计算公式为：
其中dP为最大功率变化量，Pmn为最后一组测试的最大功率，Pmnp为倒数第二组测试的最大功率。
作为一种改进，所述K≤0.5％，N≥3。
本发明还提供一种碲化镉标准太阳电池保存方法，将碲化镉标准太阳电池置于≤30℃环境中完全避光存放；并且使用之后需要存放时间为7天或者7天以上。
本发明还提供碲化镉标准太阳电池使用方法，包括：使用待修正的瞬态太阳模拟器对碲化镉标准太阳能电进行若干次闪光测试并记录每次测试的结果；利用碲化镉标准太阳电池的标定短路电流、开路电压、最大功率以及第一次闪光测试获得的短路电流、开路电压、最大功率计算短路电流、开路电压、最大功率的修正系数；利用修正系数修正每一次闪光测试获得的短路电流、开路电压、最大功率，从而得到每一次闪光测试修正后的短路电流、开路电压、最大功率；将所述碲化镉标准太阳电池之于≤30℃环境完全避光存放，存放时间为7天或者7天以上；利用每次闪光测试后修正后的短路电流、开路电压、最大功率和所述碲化镉标准太阳电池对待修正的瞬态太阳模拟器进行修正。
作为一种改进，所述使用待修正的瞬态太阳模拟器对碲化镉标准太阳能电进行若干次闪光测试的测试条件为温度25±1℃、辐照强度1000±10W/m2。
作为一种改进，所述若干次闪光测试连续进行。
作为一种改进，所述短路电流的修正系数计算公式为：
其中，pI为短路电流修正系数，Isc0为标准太阳电池短路电流标定值，Isc1为第一次闪光测试获得的短路电流值；
所述开路电压的修正系数计算公式为：
其中，pV为开路电压修正系数，Voc0为标准太阳电池开路电压标定值，Voc1为第一次闪光测试获得的开路电压值；
所述最大功率的修正系数计算公式为：
其中，pP为最大功能修正系数，Pm0为标准太阳电池最大功率标定值，Pm1为第一次闪光测试获得的最大功率值。
作为一种改进，单次闪光测试修正后的短路电流计算公式为：
Iscn0＝pI×Iscn
其中，Iscn0为该次闪光测试修正后的短路电流值，pI为短路电流修正系数，Iscn为该次闪光测试获得的短路电流值；
单次闪光测试修正后的开路电压计算公式为：
Vocn0＝pV×Vocn
其中，Vocn0为该次闪光测试修正后的开路电压值，pV为开路电压修正系数，Vocn为该次闪光测试获得的开路电压值；
单次闪光测试修正后的最大功率计算公式为：
Pmn0＝pP×Pmn
其中，Pmn0为该次闪光测试修正后的最大功率值，pP为最大功能修正系数，Pmn为该次闪光测试获得的最大功率值。
作为一种改进，当瞬态太阳模拟器修正完成时，该次闪光测试后碲化镉标准太阳电池的短路电流、开路电压、最大功率与计算出的对应次数闪光测试后修正的短路电流、开路电压、最大功率一致。
本发明的有益之处在于：利用上述方法标定的碲化镉标准太阳电池用于替代带特定滤光片晶体硅标准太阳电池对瞬态太阳模拟器进行修正，其成本低廉，同时也减低了整个测试环节的成本。
附图说明
图1为本发明中碲化镉标准太阳电池标定方法的流程图。
图2为本发明中碲化镉标准太阳电池使用方法的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种碲化镉标准太阳电池，所述碲化镉标准太阳电池的标定方法包括：
S11将碲化镉太阳电池在≤30℃环境中完全避光存放T天,所述T≥7。测试所述碲化镉太阳电池的电性能参数，所述电性能参数包括短路电流、开路电压、最大功率；具体地，采用3A级瞬态太阳模拟器进行一组闪光测试并记录最后一次闪光测试后的结果作为本组测试的结果，测试在温度25±1℃、辐射强度1000±10W/m2的条件下进行。本实施例中，所述一组闪光测试的次数≥10。例如一组闪光测试共10次，每10次闪光测试后就记录碲化镉太阳电池的短路电流、开路电压、最大功率值。另外，同组闪光测试连续进行，即10次闪光测试需要连续进行，其目的是避免无光衰减造成的误差。
S12重复步骤S11，并利用最后组测试结果与倒数第二组测试结果计算短路电流、开路电压、最大功率的变化量，直到连续两次短路电流、开路电压、最大功率的变化量绝对值小于或者等于阈值K且最后N次最大功率由前至后并非递减，本实施例中优选K≤0.5％，N≥3。
具体地，所述短路电流的变化量计算公式为：
其中，dI为短路电流变化量，Iscn为最后一组测试的短路电流，Iscnp为倒数第二组测试的短路电流；
所述开路电压的变化量计算公式为：
其中dV为开路电压变化量，Vocn为最后一组测试的开路电压，Vocnp为倒数第二组测试的开路电压；
所述最大功率的变化量计算公式为：
其中dP为最大功率变化量，Pmn为最后一组测试的最大功率，Pmnp为倒数第二组测试的最大功率。
S13对碲化镉太阳电池的电性能参数进行精准测定，要求测定过程中碲化镉太阳电池受到太阳模拟器的累计辐照时间≤1秒。
举例来讲，整个标定过程先将碲化镉太阳电池在≤30℃环境中完全避光存放7天,使得碲化镉太阳电池处于暗态稳定态，然后进行测试。测试过程要进行一组闪光测试，假设一组闪光测试20次。当第20次闪光测试完毕后记录短路电流、开路电压、最大功率。然后重复进行暗态稳定状态-测试-暗态稳定状态-暗态稳定状态的过程。从第二组闪光测试完毕后开始计算短路电流、开路电压、最大功率的变化量，计算方法参照上述公式，即用最后一组闪光测试完毕后的值与倒数第二组闪光测试的值的差，除以最后一组闪光测试完毕后的值与倒数第二组闪光测试的值的和。例如一共进行了20组闪光测试，就用第20组闪光测试完毕后的值与第19组闪光测试完毕后的值的差，除以第20组闪光测试完毕后的值与第19组闪光测试的值的和，从而得到变化量。
而标定成功的判定规则如下：直到连续两次短路电流、开路电压、最大功率的变化量绝对值小于或者等于阈值K且最后N次最大功率由前至后并非递减。举例来讲，假如第十八组与第十九组闪光测试的短路电流、开路电压、最大功率变化量为0.4％，而第十九组与第二十组闪光测试的短路电流、开路电压、最大功率变化量为-0.3％，此时为连续两次变化量的绝对值小于阈值0.5％。并且同时第十八组，第十九组，第二十组的最大功率不是递减的，就可以认为碲化镉太阳电池完成了精准测定前的预处理。
值得注意的是，所谓“非递减”即可以是递增、相同、先减后增、先增后减、先同后增、先同后减、先增后同、先减后同中的一种。
然后再按照国际标准文件《IEC 60904-4Photovoltaic devices-Part4:Procedures for establishing calibration traceability》第A.4部分中的流程，使用3A级瞬态太阳模拟器测定该碲化镉太阳电池在标准测试条件(即25℃、1000W/m2辐照强度、AM1.5光谱)下的电性能参数。要求在测试时，该碲化镉太阳电池受到太阳模拟器的累积辐照时间不超过1s。所得的电性能参数即为该碲化镉太阳电池在暗态稳定状态下的标定值。至此，完成标定，可将该电池作为碲化镉标准太阳电池使用。
本发明还提供一种碲化镉标准太阳电池保存方法，将碲化镉标准太阳电池置于≤30℃环境完全避光存放；并且使用之后需要按照上述条件存放时间为7天或者7天以上。
本发明还提供一种碲化镉标准太阳电池使用方法，具体包括：
S21使用待修正的瞬态太阳模拟器对碲化镉标准太阳能电进行若干次闪光测试并记录每次测试的结果；具体地，测试条件为温度25±1℃、辐照强度1000±10W/m2。并且闪光测试需要连续进行，避免无光衰减造成的误差。
S22利用碲化镉标准太阳电池的标定短路电流、开路电压、最大功率以及第一次闪光测试获得的短路电流、开路电压、最大功率计算短路电流、开路电压、最大功率的修正系数；具体地，所述短路电流的修正系数计算公式为：
其中，pI为短路电流修正系数，Isc0为标准太阳电池短路电流标定值，Isc1为第一次闪光测试获得的短路电流值；
所述开路电压的修正系数计算公式为：
其中，pV为开路电压修正系数，Voc0为标准太阳电池开路电压标定值，Voc1为第一次闪光测试获得的开路电压值；
所述最大功率的修正系数计算公式为：
其中，pP为最大功能修正系数，Pm0为标准太阳电池最大功率标定值，Pm1为第一次闪光测试获得的最大功率值。
S23利用修正系数修正每一次闪光测试获得的短路电流、开路电压、最大功率，从而得到每一次闪光测试修正后的短路电流、开路电压、最大功率；具体地，单次闪光测试修正后的短路电流计算公式为：
Iscn0＝pI×Iscn
其中，Iscn0为该次闪光测试修正后的短路电流值，pI为短路电流修正系数，Iscn为该次闪光测试获得的短路电流值；
单次闪光测试修正后的开路电压计算公式为：
Vocn0＝pV×Vocn
其中，Vocn0为该次闪光测试修正后的开路电压值，pV为开路电压修正系数，Vocn为该次闪光测试获得的开路电压值；
单次闪光测试修正后的最大功率计算公式为：
Pmn0＝pP×Pmn
其中，Pmn0为该次闪光测试修正后的最大功率值，pP为最大功能修正系数，Pmn为该次闪光测试获得的最大功率值。
S24将所述碲化镉标准太阳电池之于≤30℃环境完全避光存放，存放时间为7天或者7天以上；
S25利用每次闪光测试后修正后的短路电流、开路电压、最大功率和所述碲化镉标准太阳电池对待修正的瞬态太阳模拟器进行修正。当瞬态太阳模拟器修正完成时，该次闪光测试后碲化镉标准太阳电池的短路电流、开路电压、最大功率与计算出的对应次数闪光测试后修正的短路电流、开路电压、最大功率一致。
瞬态太阳模拟器的具体修正步骤按照其说明书执行即可，进行瞬态太阳模拟器修正时也要做闪光测试。判断修正完成的条件举例来说，就是如果当第9次闪光测试时修正完成，该次测试后碲化镉标准太阳电池的短路电流、开路电压、最大功率与步骤S23中计算出来的第9次闪光测试后修正的短路电流、开路电压、最大功率一致。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种碲化镉标准太阳电池标定方法，其特征在于包括，
S11：将碲化镉太阳电池在≤30℃的环境中完全避光存放T天后测试所述碲化镉太阳电池的电性能参数，所述电性能参数包括短路电流、开路电压、最大功率；具体地，采用瞬态太阳模拟器进行一组闪光测试并记录最后一次闪光测试后的电性能参数作为本组测试的结果；
S12：重复步骤S11，并利用最后组测试结果与倒数第二组测试结果计算短路电流、开路电压、最大功率的变化量；具体地，从第二组闪光测试完毕后，利用最后组测试结果与倒数第二组测试结果计算短路电流、开路电压、最大功率的变化量；直到连续两次短路电流、开路电压、最大功率的变化量绝对值小于或者等于阈值K且最后N次测得的最大功率由前至后并非递减后进入下一步；
S13：对碲化镉太阳电池的电性能参数进行精准测定，测定过程中碲化镉太阳电池受到太阳模拟器的累计辐照时间≤1秒。
2.根据权利要求1所述的一种碲化镉标准太阳电池标定方法，其特征在于：所述T≥7。
3.根据权利要求1所述的一种碲化镉标准太阳电池标定方法，其特征在于：对所述步骤S11内的碲化镉太阳电池进行测试中，采用3A级瞬态太阳模拟器在温度25±1℃、辐射强度1000±10W/m2的条件下进行电性能参数测试。
4.根据权利要求3所述的一种碲化镉标准太阳电池标定方法，其特征在于：所述一组闪光测试的次数≥10。
5.根据权利要求3所述的一种碲化镉标准太阳电池标定方法，其特征在于：同组闪光测试连续进行。
6.根据权利要求1所述的一种碲化镉标准太阳电池标定方法，其特征在于所述短路电流的变化量计算公式为：
其中，dI为短路电流变化量，Iscn为最后一组测试的短路电流，Iscnp为倒数第二组测试的短路电流；
所述开路电压的变化量计算公式为：
其中dV为开路电压变化量，Vocn为最后一组测试的开路电压，Vocnp为倒数第二组测试的开路电压；
所述最大功率的变化量计算公式为：
其中dP为最大功率变化量，Pmn为最后一组测试的最大功率，Pmnp为倒数第二组测试的最大功率。
7.根据权利要求1所述的一种碲化镉标准太阳电池标定方法，其特征在于：所述K≤0.5％，N≥3。
8.一种碲化镉标准太阳电池保存方法，所述碲化镉标准太阳电池由权利要求1～7中任意一项所述的碲化镉标准太阳电池标定方法所标定，其特征在于：将碲化镉标准太阳电池置于≤30℃环境中完全避光存放；并且使用之后需要存放时间为7天以上。
9.一种碲化镉标准太阳电池使用方法，所述碲化镉标准太阳电池由权利要求1～7中任意一项所述的碲化镉标准太阳电池标定方法所标定，其特征在于包括：
使用待修正的瞬态太阳模拟器对碲化镉标准太阳能电进行若干次闪光测试并记录每次测试的结果；
利用碲化镉标准太阳电池的标定短路电流、开路电压、最大功率以及第一次闪光测试获得的短路电流、开路电压、最大功率计算短路电流、开路电压、最大功率的修正系数；
利用修正系数修正每一次闪光测试获得的短路电流、开路电压、最大功率，从而得到每一次闪光测试修正后的短路电流、开路电压、最大功率；
将所述碲化镉标准太阳电池于≤30℃环境中完全避光存放，存放时间为7天以上；
利用每次闪光测试后修正后的短路电流、开路电压、最大功率和所述碲化镉标准太阳电池对待修正的瞬态太阳模拟器进行修正。
10.根据权利要求9所述的一种碲化镉标准太阳电池使用方法，其特征在于：所述使用待修正的瞬态太阳模拟器对碲化镉标准太阳能电进行若干次闪光测试的测试条件为温度25±1℃、辐照强度1000±10W/m2。
11.根据权利要求9所述的一种碲化镉标准太阳电池使用方法，其特征在于：所述若干次闪光测试连续进行。
12.根据权利要求9所述的一种碲化镉标准太阳电池使用方法，其特征在于所述短路电流的修正系数计算公式为：
其中，pI为短路电流修正系数，Isc0为标准太阳电池短路电流标定值，Isc1为第一次闪光测试获得的短路电流值；
所述开路电压的修正系数计算公式为：
其中，pV为开路电压修正系数，Voc0为标准太阳电池开路电压标定值，Voc1为第一次闪光测试获得的开路电压值；
所述最大功率的修正系数计算公式为：
其中，pP为最大功能修正系数，Pm0为标准太阳电池最大功率标定值，Pm1为第一次闪光测试获得的最大功率值。
13.根据权利要求9所述的一种碲化镉标准太阳电池使用方法，其特征在于单次闪光测试修正后的短路电流计算公式为：
Iscn0＝pI×Iscn
其中，Iscn0为该次闪光测试修正后的短路电流值，pI为短路电流修正系数，Iscn为该次闪光测试获得的短路电流值；
单次闪光测试修正后的开路电压计算公式为：
Vocn0＝pV×Vocn
其中，Vocn0为该次闪光测试修正后的开路电压值，pV为开路电压修正系数，Vocn为该次闪光测试获得的开路电压值；
单次闪光测试修正后的最大功率计算公式为：
Pmn0＝pP×Pmn
其中，Pmn0为该次闪光测试修正后的最大功率值，pP为最大功能修正系数，Pmn为该次闪光测试获得的最大功率值。
14.根据权利要求9所述的一种碲化镉标准太阳电池使用方法，其特征在于：当瞬态太阳模拟器修正完成时，该次闪光测试后碲化镉标准太阳电池的短路电流、开路电压、最大功率与计算出的对应次数闪光测试后修正的短路电流、开路电压、最大功率一致。
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