CN115021678A - 一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：对太阳能电池进行封装；于STC条件下测太阳能电池的最大输出功率P0和EL性能参数；将太阳能电池置于高辐照强度高温度的衰减环境下进行衰减处理，达到累计衰减时长D1后取出并静置处理；将太阳能电池继续置于所述衰减环境下进行衰减处理，达到累计衰减时长D2后取出并静置处理；对太阳能电池依次进行累计衰减时长D3、D4、…、DN的衰减处理；在完成累计衰减时长DN衰减处理后，于STC条件下测太阳能电池的最大输出功率PN和EL性能参数；根据公式ΔPD,N＝(PN‑P0)/P0算衰减率ΔPD,N，以衰减率和EL性能参数表征太阳能电池的长期衰减性能，从而快速评估太阳能电池的长期衰减性能。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法。
背景技术
对于太阳能电池来说，目前主要是P型和N型的技术分支，P型产品与N型产品一方面是硅基底不同，另一方面是钝化工艺、PN结设计的差异。对于P、N型产品，光伏发电技术行业通常会从衰减、耐老化两个方面去评估电池的可靠性能的优劣。
目前P型电池主要以PERC电池为代表，经济性较好。N型电池目前市场化的是TOPCon电池、IBC电池、HJT电池，其中TOPCon电池量产程度较高，近几年随着组件技术发展瓶颈的凸显，电池技术迎来了多样化的发展，IBC、HJT实现了进一步的量产化。
上游端电池技术工艺不断优化和创新的同时下游组件对其可靠性提出了新的要求，尤其是N型电池在高温高辐照下的长期衰减现象，下游端开始重点关注电池组件的长期衰减问题。为了能从太阳能电池设计制造端快速直接评估电池产品的长期衰减性能，测试高效电池在高温高辐照以及更严苛的老化环境下发电性能的保持情况，通过测试结果不断验证优化产品工艺，保证太阳能电池产品设计的适宜性及可靠性，同时以此来保证对应组件产品性能的稳定性及可靠性。
目前光伏发电技术行业中，对于组件长期衰减性能的评估方式有：(一)可以通过户外实证评估，但该方法周期较较长，需要数年。(二)通过组件的稳定性测试，具体包括初始的稳定性测试以及高温热辅助衰减测试，但组件测试一方面制作样品和试验测试成本高，另一方面，测试整体周期也较长，费用较高。
因此，亟需一种太阳能电池长期衰减的衰减测试方法，以用于快速评估太阳能电池的长期衰减性能。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法，以解决现有的技术中无法快速评估太阳能电池的长期衰减性能的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：所述测试方法包括如下步骤：
S10、对待测太阳能电池进行封装处理；
S20、于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率P0，并测试获取EL性能参数；
S30、将所述待测太阳能电池置于高辐照强度高温度的衰减环境下进行衰减处理，达到累计衰减时长D1后取出并静置处理；
S40、将所述待测太阳能电池继续置于所述衰减环境下进行衰减处理，达到累计衰减时长D2后取出并静置处理；
S50、重复所述步骤S40，依次进行累计衰减时长D3、D4、…、DN的衰减处理；
S60、在所述步骤S50完成累计衰减时长DN的衰减处理后，于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率PN，并测试获取EL性能参数；
S70、根据公式ΔPD,N＝(PN-P0)/P0计算衰减率ΔPD,N，以衰减率ΔPD,N以及步骤S60测试获取的EL性能参数表征所述待测太阳能电池的长期衰减性能；
其中，所述高辐照强度高温度的衰减环境为：辐照强度1000W·m-2～1200W·m-2，温度75℃～95℃。
优选地，所述累计衰减时长D1至DN中包含有累计衰减时长Dm＝120h，其中：
当i＝1、2、…、m时，Di-Di-1≤60h；
当i＝m+1、…、N时，Di-Di-1≥100h。
优选地，D1为6h，D2为30h，D3为60h，D4为120h，从D4至DN以120h的增量依次递增，DN为360h以上。
优选地，所述步骤S50中，所述累计衰减时长D3至DN中包含有累计衰减时长Dn＝360h，在完成累计衰减时长Dn的衰减处理后，于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率Pn，并根据公式ΔPD,n＝(Pn-P0)/P0计算衰减率ΔPD,n：
(1)、若衰减率ΔPD,n为正值或衰减率ΔPD,n为负值且其绝对值不大于0.1％，则停止衰减处理，此时Dn即为DN；
(2)、若衰减率ΔPD,n为负值且其绝对值大于0.1％，则继续进行衰减处理直至测得的衰减率为正值或衰减率为负值且其绝对值不大于0.1％再停止衰减处理，此时最后一次衰减处理的累计衰减时长即为DN。
优选地，所述步骤S30至步骤S50中，在完成累计衰减时长D1、D2、…、DN-1的衰减处理后，分别于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率P1、P2、…、PN-1，并测试获取相应的EL性能参数。
优选地，每一次在STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率时，采用多次测试再求平均值的方式进行测试。
优选地，在进行多次测试的过程中，相邻两次测试的时间间隔不低于10s。
优选地，所述静置处理为：将所述待测太阳能电池置于避光的环境中静置3h～6h。
优选地，所述封装处理为：将所述待测太阳能电池置于两片玻璃之间，并使用胶带粘接。
本发明提供了一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法，通过设置预定的高辐照强度高温度的衰减环境，将待测太阳能电池置于高辐照强度高温度的衰减环境中进行衰减测试，在衰减测试前先在STC条件下测试待测太阳能电池的最大输出功率P0和EL性能参数。衰减测试完成后，同样在STC条件下测试太阳能电池的最大输出功率PN和EL性能参数，通过待测太阳能电池的最大输出功率P0和最大输出功率PN计算出待测太阳能电池的衰减率ΔPD,N，然后对比待测太阳能电池衰减测试前后的EL性能参数，通过衰减率ΔPD,N以及太阳能电池衰减测试前后的EL性能参数的对比结果表征所述待测太阳能电池的长期衰减性能，从而快速评估所述待测太阳能电池的长期衰减性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的太阳能电池衰减测试方法的示意图；
图2是本发明实施例提供的太阳能电池的封装示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
图1是本发明实施例提供的太阳能电池衰减测试方法的示意图，如图1所示，所述测试方法包括如下步骤：
S10、对待测太阳能电池进行封装处理。
S20、于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率P0，并测试获取EL性能参数。
S30、将所述待测太阳能电池置于高辐照强度高温度的衰减环境下进行衰减处理，达到累计衰减时长D1后取出并静置处理。
S40、将所述待测太阳能电池继续置于所述衰减环境下进行衰减处理，达到累计衰减时长D2后取出并静置处理。
S50、重复所述步骤S40，依次进行累计衰减时长D3、D4、…、DN的衰减处理。
S60、在所述步骤S50完成累计衰减时长DN的衰减处理后，于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率PN，并测试获取EL性能参数。
S70、根据公式ΔPD,N＝(PN-P0)/P0计算衰减率ΔPD,N，以衰减率ΔPD,N以及步骤S60测试获取的EL性能参数表征所述待测太阳能电池的长期衰减性能。
具体地，所述高辐照强度高温度的衰减环境为：辐照强度1000W·m-2～1200W·m-2，温度75℃～95℃。
以上实施例提供的一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法，通过设置预定的高辐照强度高温度的衰减环境，将待测太阳能电池置于高辐照强度高温度的衰减环境中进行衰减测试，在衰减测试前先在STC条件下测试待测太阳能电池的最大输出功率P0和EL性能参数。衰减测试完成后，同样在STC条件下测试待测太阳能电池的衰减后最大输出功率PN和EL性能参数，通过最大输出功率P0和最大输出功率PN计算出待测太阳能电池的衰减率ΔPD,N，然后对比待测太阳能电池衰减测试前后的EL性能参数，通过衰减率ΔPD,N以及太阳能电池衰减测试前后的EL性能参数的对比结果表征所述待测太阳能电池的长期衰减性能从而快速评估太阳能电池长期衰减性能。
在优选的方案中，所述累计衰减时长D1至DN中包含有累计衰减时长Dm＝120h，其中：
当i＝1、2、…、m时，Di-Di-1≤60h；例如，D4＝120h，则D4-D3≤60h；D3＝120h，则D3-D2≤60h。
当i＝m+1、…、N时，Di-Di-1≥100h；例如，D5＝240h，则D5-D4≥100h；D6＝360h，则D6-D5≥100h。
在优选的方案中，D1为6h，D2为30h，D3为60h，D4为120h，从D4至DN以120h的增量依次递增，DN为360h以上。
在优选的方案中，在所述步骤S50中，所述累计衰减时长D3至DN中包含有累计衰减时长Dn＝360h，在完成累计衰减时长Dn的衰减处理后，于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率Pn，并根据公式ΔPD,n＝(Pn-P0)/P0计算衰减率ΔPD,n：
(1)、若衰减率ΔPD,为正值或衰减率ΔPD,n为负值且其绝对值不大于0.1％，则停止衰减处理，此时Dn即为DN；
例如，所述待测太阳能电池累计衰减时长Dn＝360h，计算出的衰减率ΔPD,n，若ΔPD,n为正值或衰减率ΔPD,n为负值且其绝对值不大于0.1％，可以停止衰减处理，此时，所述待测太阳能电池的累计衰减时长为DN＝360h。
(2)、若衰减率ΔPD,n为负值且其绝对值大于0.1％，则继续进行衰减处理直至测得的衰减率为正值或衰减率为负值且其绝对值不大于0.1％再停止衰减处理，此时最后一次衰减处理的累计衰减时长即为DN。
例如，所述待测太阳能电池累计衰减时长Dn＝360h时，若衰减率ΔPD,n为负值且其绝对值大于0.1％，则以120h的增量对所述待测太阳能电池进行衰减处理，衰减至累计衰减时长Dn+1＝480h时，计算出的衰减率ΔPD,n+1，若ΔPD,n+1为负值且其绝对值大于0.1％，继续以120h的增量对所述待测太阳能电池进行衰减处理，衰减至累计衰减时长Dn+2＝600h，计算出的衰减率ΔPD,n+2，若ΔPD,n+2为正值或ΔPD,n+2为负值且其绝对值不大于0.1％，可以停止衰减处理，此时，所述待测太阳能电池的累计衰减时长为DN＝600h。
在优选的方案中，所述步骤S30至步骤S50中，在完成累计衰减时长D1、D2、…、DN-1的衰减处理后，分别于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率P1、P2、…、PN-1，并测试获取相应的EL性能参数。其目的是为了能够在衰减测试过程中监控不同的累计衰减时长下待测太阳能电池的衰减性能。
具体地，在本实施例中，每一次在STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率时，采用多次测试再求平均值的方式进行测试，相邻两次测试的时间间隔不低于10s，保证计算出的衰减率ΔPD,N是平均值，以平均值评估太阳能电池长期衰减性能更为准确。
具体地，对所述待测太阳能电池进行静置处理的方法为：将所述待测太阳能电池置于避光的环境中静置3h～6h。
具体地，对所述待测太阳能电池进行封装处理的方法为：将所述待测太阳能电池置于两片玻璃之间，并使用胶带粘接。
本实施例提供的一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法，通过设置预定的高辐照强度高温度的衰减环境，将待测太阳能电池置于高辐照强度高温度的衰减环境中进行衰减测试，在衰减测试前先在STC条件下测试待测太阳能电池的最大输出功率P0和EL性能参数。衰减测试完成后，同样在STC条件下测试待测太阳能电池的衰减后最大输出功率PN和EL性能参数，通过最大输出功率P0和最大输出功率PN计算出待测太阳能电池的衰减率ΔPD,N，然后对比待测太阳能电池衰减测试前后的EL性能参数，通过衰减率ΔPD,N以及太阳能电池衰减测试前后的EL性能参数的对比结果表征所述待测太阳能电池的长期衰减性能从而快速评估太阳能电池长期衰减性能。
实施例1
本实施例提供一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法，具体如下：
一、太阳能电池的封装处理
选择同功率档位的10片太阳能电池片作为测试样品，对每片太阳能电池片进行编号，电池外观和EL满足产品合格标准要求进行装处理，对每片电池进行封装处理。图2是本发明实施例提供的太阳能电池的封装示意图，如图2所示，具体地封装操作如下：
在太阳能电池片2的上表面放置玻璃封装材料1，下表面放置玻璃封装材料3，再在上表面的玻璃封装材料1和下表面的玻璃封装材料3相对应的边缘上设置胶带4，通过胶带4将玻璃封装材料1和玻璃封装材料3粘接起来，从而可以将太阳能电池片2封装在玻璃内。
二、太阳能电池的衰减测试
(1)在STC条件下测试封装后的太阳能电池初始I-V性能，并测试获取EL性能参数，通过测试太阳能电池I-V性能测试出太阳能电池片的最大输出功率P0。
(2)设计小型环境试验箱，将试验箱的参数设置为：辐照强度1200W·m-2，箱内环境温度95℃。
(3)将封装处理的太阳能电池片放在小型环境试验箱内，使封装处理的太阳能电池片在小型环境试验箱内衰减D1＝6h后取出，在避光的环境中静置5h后在STC条件下测试测试太阳能电池片的I-V性能和EL性能参数，通过测试太阳能电池I-V性能测试出太阳能电池片的最大输出功率P1。
(4)将上述步骤(3)中静置后的太阳能电池片重新放进小型环境试验箱内继续衰减，当太阳能电池片衰减24h后，从小型环境试验箱内取出太阳能电池片静置5h后在STC条件下测试太阳能电池片的I-V性能和EL性能参数。此时，太阳能电池片已经累计衰减时长D2＝30h，通过测试太阳能电池I-V性能测试出太阳能电池片的最大输出功率P2。
(5)将上述步骤(4)中静置后的太阳能电池片重新放进小型环境试验箱内继续衰减，当太阳能电池片衰减30h后，从小型环境试验箱内取出太阳能电池片静置5h后在STC条件下测试太阳能电池片的I-V性能和EL性能参数。此时，太阳能电池片已经累计衰减时长D3＝60h，通过测试太阳能电池I-V性能测试出太阳能电池片的最大输出功率P3。
(6)将上述步骤(5)中静置后的太阳能电池片重新放进小型环境试验箱内继续衰减，当太阳能电池片衰减60h后，从小型环境试验箱内取出太阳能电池片静置5h后在STC条件下测试太阳能电池片的I-V性能和EL性能参数。此时，太阳能电池片已经累计衰减时长D4＝120h，通过测试太阳能电池I-V性能测试出太阳能电池片的最大输出功率P4。
(7)将上述步骤(6)中静置后的太阳能电池片重新放进小型环境试验箱内继续衰减，当太阳能电池片衰减120h后，从小型环境试验箱内取出太阳能电池片静置5h后在STC条件下测试太阳能电池片的I-V性能和EL性能参数。此时，太阳能电池片已经累计衰减时长D5＝240h，通过测试太阳能电池I-V性能测试出太阳能电池片的最大输出功率P5。
(8)将上述步骤(7)中静置后的太阳能电池片重新放进小型环境试验箱内继续衰减，当太阳能电池片衰减120h后，从小型环境试验箱内取出太阳能电池片静置5h后在STC条件下测试太阳能电池片的I-V性能和EL性能参数，通过此时测试的太阳能电池片的I-V性能测试出太阳能电池片的最大输出功率P6。而此时，太阳能电池片已经累计衰减时长D6＝360h。
通过公式ΔPD,N＝(P6-P0)/P0计算出累计衰减时长D6＝360h下的太阳能电池片的衰减率ΔPD,N，通过衰减率判断是否需要停止衰减测试，其判断方法如下：
当衰减率ΔPD,N为正值或衰减率ΔPD,N为负值且其绝对值不大于0.1％，停止衰减测试。
而当衰减率ΔPD,N为负值且其绝对值大于0.1％时，则继续以120h的增量对太阳能电池片进行衰减处理直至测得的衰减率为正值或衰减率为负值且其绝对值不大于0.1％再停止衰减处理，此时最后一次衰减处理的累计衰减时长即为DN。
在上述的衰减测试的过程中，在太阳能电池片的不同的累计衰减时长下都测试太阳能电池片的I-V性能，由此可以测试太阳能电池片在不同的累计衰减时长内的太阳能电池片的衰减率，从而便于监控不同的累计衰减时长下太阳能电池片的衰减性能，观察太阳能电池片的整个衰减测试过程。
在上述的衰减测试的过程中，每次在STC条件下测试太阳能电池片的I-V性能的时候都连续测量3次，以求取太阳能电池片最大输出功率的平均值，每次测试的时间间隔为30s。
在实施例1中，一方面，通过测试的衰减率定量表征太阳能电池长期衰减的结果，从而评估上述10片太阳能电池片的长期衰减性能；另一方面，通过测试末次的EL性能参数定性表征电池衰减试验后的缺陷，判定电池是否破裂，评估太阳能电池片性能退化的程度，通过上述10片太阳能电池电池衰减试验后的缺陷直接表征10片太阳能电池电池的退化程度，以此评估上述10片太阳能电池。
另外，上述太阳能电池的衰减测试方法适用于P型太阳能电池和N型太阳能电池，其P型太阳能电池和N型太阳能电池长期衰减性能的评估方式与上述一致。
综上所述，本发明提供了一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法，通过设置预定的高辐照强度高温度的衰减环境，将待测太阳能电池置于高辐照强度高温度的衰减环境中进行衰减测试，在衰减测试前先在STC条件下测试待测太阳能电池的最大输出功率P0和EL性能参数。衰减测试完成后，同样在STC条件下测试待测太阳能电池的衰减后最大输出功率PN和EL性能参数，通过最大输出功率P0和最大输出功率PN计算出待测太阳能电池的衰减率ΔPD,N，然后对比待测太阳能电池衰减测试前后的EL性能参数，通过衰减率ΔPD,N以及太阳能电池衰减测试前后的EL性能参数的对比结果表征所述待测太阳能电池的长期衰减性能从而快速评估太阳能电池长期衰减性能。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括如下步骤：
S10、对待测太阳能电池进行封装处理；
S20、于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率P0，并测试获取EL性能参数；
S30、将所述待测太阳能电池置于高辐照强度高温度的衰减环境下进行衰减处理，达到累计衰减时长D1后取出并静置处理；
S40、将所述待测太阳能电池继续置于所述衰减环境下进行衰减处理，达到累计衰减时长D2后取出并静置处理；
S50、重复所述步骤S40，依次进行累计衰减时长D3、D4、…、DN的衰减处理；
S60、在所述步骤S50完成累计衰减时长DN的衰减处理后，于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率PN，并测试获取EL性能参数；
S70、根据公式ΔPD,N＝(PN-P0)/P0计算衰减率ΔPD,N，以衰减率ΔPD,N以及步骤S60测试获取的EL性能参数表征所述待测太阳能电池的长期衰减性能；
其中，所述高辐照强度高温度的衰减环境为：辐照强度1000W·m-2～1200W·m-2，温度75℃～95℃。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述累计衰减时长D1至DN中包含有累计衰减时长Dm＝120h，其中：
当i＝1、2、…、m时，Di-Di-1≤60h；
当i＝m+1、…、N时，Di-Di-1≥100h。
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，D1为6h，D2为30h，D3为60h，D4为120h，从D4至D N以120h的增量依次递增，DN为360h以上。
4.根据权利要求1-3任一所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S50中，所述累计衰减时长D3至DN中包含有累计衰减时长Dn＝360h，在完成累计衰减时长Dn的衰减处理后，于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率Pn，并根据公式ΔPD,n＝(Pn-P0)/P0计算衰减率ΔPD,n：
(1)、若衰减率ΔPD,n为正值或衰减率ΔPD,n为负值且其绝对值不大于0.1％，则停止衰减处理，此时Dn即为DN；
(2)、若衰减率ΔPD,n为负值且其绝对值大于0.1％，则继续进行衰减处理直至测得的衰减率为正值或衰减率为负值且其绝对值不大于0.1％再停止衰减处理，此时最后一次衰减处理的累计衰减时长即为DN。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S30至步骤S50中，在完成累计衰减时长D1、D2、…、DN-1的衰减处理后，分别于STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率P1、P2、…、PN-1，并测试获取相应的EL性能参数。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池的衰减测试方法，其特征在于，每一次在STC条件下测试所述待测太阳能电池的最大输出功率时，采用多次测试再求平均值的方式进行测试。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池的衰减测试方法，其特征在于，在进行多次测试的过程中，相邻两次测试的时间间隔不低于10s。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池的衰减测试方法，其特征在于，所述静置处理为：将所述待测太阳能电池置于避光的环境中静置3h～6h。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池的衰减测试方法，其特征在于，所述封装处理为：将所述待测太阳能电池置于两片玻璃之间，并使用胶带粘接。
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| CN202210463460.2A CN115021678A (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN116800201A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-09-22 | 武汉涛初科技有限公司 | 一种太阳能发电运行监测方法、设备及存储介质 |
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2022
- 2022-04-28 CN CN202210463460.2A patent/CN115021678A/zh active Pending
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| CN116800201A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-09-22 | 武汉涛初科技有限公司 | 一种太阳能发电运行监测方法、设备及存储介质 |
| CN116800201B (zh) * | 2022-12-07 | 2024-04-26 | 汇耀品尚能源科技(嘉兴)有限公司 | 一种太阳能发电运行监测方法、设备及存储介质 |
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