CN116707443A - 一种太阳能电池的测试方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池的测试方法及其设备，其包括一温控箱体和一太阳模拟器，温控箱体包括一底座、一箱体、一循环水冷装置和一样品支架；箱体固定于底座上，箱体顶部设有一通孔，通孔上设有一玻璃顶盖，箱体为中空双层结构，中空双层结构的空腔内设有一半导体温控装置，箱体的侧壁设有若干个法兰接口，循环水冷装置包括一水浴机和一水冷排，水冷排设置于半导体温控装置的散热端，水冷排的进水端和出水端分别贯穿法兰接口，并通过水管与水浴机连接形成闭环结构；样品支架设置于箱体内；太阳模拟器模拟太阳光穿透玻璃顶盖照射至样品支架上。本发明提供了一种结构简单，操作方便，可实现设备的精准温控，且温控均匀的一种太阳能电池测试用温控箱体。

Description

一种太阳能电池的测试方法及其设备

技术领域

本发明涉及太阳能电池光伏测试领域，尤其是一种太阳能电池的测试方法及其设备。

背景技术

太阳能电池光伏测试过程中，需要利用温控装置保证样品处于目标温度，而目前在各个第三方测试实验室，太阳能电池的测试均是通过利用稳态太阳模拟器发出的模拟太阳光照射到被测太阳能电池上，模拟室外太阳光照射的环境进行测试。但是在稳态太阳光照射下，样品将显著升温，现有的解决方案是将太阳能电池放置在温控铜平台上，铜平台内嵌入温控循环水或者半导体温控晶片，铜平台本身既作为导热介质也作为导电介质。此方案的缺点有三个，一是铜平台本身需要穿过探针进行导电，内部的温控结构就必然被打断，存在温控断层；二是温度仅从样品背面传导，温控效果较差、温控速度慢；三是样品完全暴露在空气环境下，不利于某些易氧化稳定性差的样品的测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供了一种结构简单，操作方便，可实现设备的精准温控，且温控均匀，速度快，精度高的一种太阳能电池测试方法及其设备，其还可避免样品氧化性能退化。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池的测试方法，该方法包括如下步骤：

S1、启动太阳模拟器，点亮光源，设置好所需要的辐照度水平，且光源穿透温控箱体的玻璃顶盖照射在样品支架上；

S2、将被测样品架设于所述温控箱体内的样品支架上，保证被测样品的受光面接受光照，通过样品支架上的探针接触被测样品的电极，形成四线法连接到电参数测量系统，并在被测样品边缘贴上温度传感器，盖上所述温控箱体的玻璃顶盖，使所述温控箱体处于密封状态；

S3、所述温控箱体为中空双层结构，中空双层结构的空腔内设有半导体温控装置，所述半导体温控装置的散热端设有循环水冷装置，启动所述温控箱体内的半导体温控装置和循环水冷装置调节温控箱体内的温度，设定合适的温度，温度为25±0.5℃范围，待温控箱体内恒温10分钟后，启动所述电参数测量系统测量被测样品的电参数。

进一步的，启动所述温控箱体内的半导体温控装置和循环水冷装置前向所述温控箱体内导入惰性气体，避免样品氧化性能退化。

第二方面，本发明实施例还提供一种太阳能电池的测试设备，其包括一温控箱体和一太阳模拟器，所述温控箱体包括一底座、一箱体、一循环水冷装置和一样品支架；所述底座底部设有移动轮；所述箱体固定于所述底座上，所述箱体为密封结构其顶部设有一通孔，所述通孔上设有一玻璃顶盖，所述箱体为中空双层结构，中空双层结构的空腔内设有一半导体温控装置，所述箱体的侧壁设有若干个法兰接口连接所述箱体的内部与外部，所述循环水冷装置包括一水浴机和一水冷排，所述水浴机设于所述底座的一侧，所述水冷排设置于所述半导体温控装置的散热端，所述水冷排的进水端和出水端分别贯穿所述法兰接口，并通过水管与所述水浴机连接形成闭环结构；所述样品支架设置于所述箱体内，被测样品设置于所述样品支架上；所述太阳模拟器设置于所述温控箱体一侧，且所述太阳模拟器模拟太阳光穿透所述玻璃顶盖照射至被测样品上。

进一步的，所述样品支架包括一平台骨架、一翻转平台及若干探针，所述翻转平台的中部设有一放置槽，其通过一转轴活动翻转设置于所述平台骨架上；所述探针底部设有磁吸底座，所述探针通过所述磁吸底座固定于所述翻转平台的上，可根据被测样品的受光面和电极面固定，将受光面朝上接受光照，将探针吸附至翻转平台上且对应被测样品的电极面。

进一步的，所述箱体由铝合金材质制成。

进一步的，若干所述法兰接口为不同口径的法兰接口。

进一步的，所述玻璃顶盖为石英透光玻璃顶盖。

本发明的优点在于：本发明通过设置中空双层结构的密封箱体，并在双层结构的夹层内设置半导体温控装置，可快速调控整个箱体内温度，且温控均匀，精度高，且被测样品架设于样品支架上，使被测样品全方位受热均匀；通过设置水冷排可在半导体温控装置制冷时有效带走散热端热量，保证制冷端温控效果；通过设置水浴机可带走水冷排内的循环水的温度，用于保证循环水的温度；通过设置多个法兰接口，可用于引出箱体内部测试用线缆，以及按需从法兰接口输入惰性气体，使箱体内形成特定测试环境；通过设置石英透光玻璃可实现箱体顶部的入光口没有光谱选择性，以便让太阳模拟器发出的光能以较低衰减率通过石英透光玻璃照射在被测物上。本发明是一种结构简单，操作方便，通过半导体温控为主、温控循环水辅助实现箱体内精确温控的方式，可实现设备的精准温控，且温控均匀，速度快，精度高的一种太阳能电池的测试方法及其设备，其还可避免样品氧化性能退化。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种太阳能电池的测试方法流程图。

图2为本发明一种太阳能电池的测试设备的箱体结构示意图。

图3为图2的A-A剖视结构示意图。

图4为本发明一种太阳能电池的测试设备的结构示意图。

图5为一种太阳能电池的测试设备样品支架结构示意图。

附图标号说明：温控箱体100、底座1、移动轮11、箱体2、通孔21、玻璃顶盖22、半导体温控装置23、法兰接口24、循环水冷装置3、水浴机31、水冷排32、进水端321、出水端322、样品支架4、平台骨架41、翻转平台42、放置槽421、转轴422、探针43、水管5。

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。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。

请参阅图1所示，本实施例提供了一种太阳能电池的测试方法，该方法包括如下步骤：

S1、启动太阳模拟器(未图示)，点亮光源，设置好所需要的辐照度水平，使其模拟太阳光，且光源穿透温控箱体100的玻璃顶盖22照射在可翻转的样品支架4上，所述样品支架4上具有一镂空的放置槽421。

S2、将被测样品固定于所述温控箱体100内的样品支架4的放置槽421内，保证被测样品的受光面接受光照，通过样品支架4上的探针43接触被测样品的电极，形成四线法连接到电参数测量系统，并在被测样品边缘贴上温度传感器，盖上所述温控箱体100的玻璃顶盖22，使所述温控箱体100内部处于密封状态。

S3、所述温控箱体100为中空双层结构，中空双层结构的夹层内设有半导体温控装置23，所述半导体温控装置23的散热端设有循环水冷装置3，所述循环水冷装置包括一水浴机和一水冷排，所述水冷排设置于半导体温控晶片的散热端，水冷排与所述水浴机连接形成循环水结构，根据需求可通过温控箱体100的法兰接口24向所述温控箱体内导入惰性气体，避免被测样品氧化性能退化，启动所述温控箱体100内的半导体温控装置23和循环水冷装置3，设定合适的温度，温度为25±0.5℃范围，待温控箱体内恒温10分钟后，启动所述电参数测量系统测量被测样品的电参数。测量完毕，关闭光源，关闭半导体温控装置和循环水冷装置电源，打开玻璃顶盖，取出被测样品，结束测量。

请参阅图2至图5所示，本发明实施例还提供一种太阳能电池的测试设备，其包括一温控箱体100和一太阳模拟器(未图示)，所述温控箱体100包括一底座1、一箱体2、一循环水冷装置3和一样品支架4；所述底座1底部设有移动轮11，方便移动；所述箱体2固定于所述底座1上，所述箱体2为密封结构其顶部设有一通孔21，所述通孔21上设有一玻璃顶盖22，使太阳模拟器(未图示)发射的光可穿透玻璃顶盖22照射在被测样品上，所述玻璃顶盖22为石英透光玻璃顶盖，石英玻璃顶盖可保证在(300-1200)nm范围内具有高一致程度的高透光率，可让太阳模拟器发出的光能以较低衰减率通过石英透光玻璃照射在被测样品上。所述箱体2由铝合金材质制成，所述箱体2为中空双层结构，可保证保温效果，中空双层结构的空腔内设有一半导体温控装置23，通过精确控制半导体温控装置23的晶片电流调节箱体2内温度，并通过温度传感器反馈箱体2内温度；所述箱体2的侧壁设有若干个法兰接口24连接所述箱体2的内部与外部，若干所述法兰接口24为不同口径的法兰接口，便于引出线缆及注入惰性气体，避免长时间测量下样品氧化性能退化；所述循环水冷装置3包括一水浴机31和一水冷排32，所述水浴机31设于所述底座1的一侧，所述水浴机31可用于降低水温和设定水的温度使水浴机31内的水处于恒温状态；所述水冷排32设置于所述半导体温控装置23的散热端，所述水冷排32的进水端321和出水端322分别贯穿所述法兰接口24，并通过水管5与所述水浴机31连接形成闭环结构；所述样品支架4设置于所述箱体2内，被测样品架设固定于所述样品支架4上，所述样品支架4包括一平台骨架41、一翻转平台42及若干探针43，所述翻转平台42的中部设有一放置槽421，其通过一转轴422活动翻转设置于所述平台骨架41上；所述探针43底部设有磁吸底座，所述探针43通过所述磁吸底座固定于所述翻转平台42的上，通过翻转平台42可用于测试电极和受光面不在同一面的电池。

测量时，先将玻璃顶盖22取下，然后将被测样品固定在所述样品支架4的放置槽421内，且在所述翻转平台42上架设探针43等其他辅助装置，并在被测样品边缘贴上温度传感器，用于监测箱体2内温度，并可通过法兰接口24引出测试用线缆，以及按需要通过法兰接口输入惰性气体，形成特定的测试环境，安装完成后，将玻璃顶盖22安装上，并使太阳模拟器的光照穿透玻璃顶盖22照射在所述被测样品上，当照射过程中箱体2内的温度上升，可通过半导体温控装置23调节所述箱体2的温度，使箱体2内部处于稳定的温度环境下，使被测样品的数值更加精确。

所述半导体温控装置23是通过精确控制半导体温控晶片电流以及内置温度传感器反馈箱体内的温度，并在半导体温控晶片的散热端配置了水冷排32，所述水冷排32内通循环水，通过水冷排32带走散热端的热量，保证制冷端温控效果，所述水冷排32的进水端321和出水端322连接水浴机，循环水进入所述水浴机31，所述水浴机31可对循环水进行降温并可设置要求的水温，再通过水管5进入水冷排32内对半导体温控晶片的散热端进行降温，因此该装置的温控是以半导体温控为主、温控循环水辅助的方式实现的。

太阳能电池的电极可位于受光面同一面(正面结构)，也可以位于受光面的背面(反面结构)，甚至正负电极分别位于正反两面(两面结构)，目前市场上太阳能电池采用反面结构和两面结构的比例较高，测试过程中，总有至少一个电极位于受光面的背面，而测量时模拟太阳光都是从上往下照射样品，而实验室采用的固定式温控测量铜平台无法兼顾电池受光和下方电极的接触，仅能通过电池背面焊接焊带的方式引出背面电极，以便探针的接触。而本发明先将被测样品固定在翻转平台42上，然后将探针43通过磁吸底座吸附在翻转平台42上，并调节探针43位置接触到被测样品的电极引出电信号；然后翻转所述翻转平台180度，将被测样品受光面至于朝上位置，以便其受光面朝上接受模拟太阳光的照射；如被测样品的受光面也有电极，则可继续在翻转平台42上吸附另一组探针43，使探针43接触受光面的电极。如此探针43不需要穿过铜平台，而且温度还可均匀的全方位的对被测样品进行传导。

本发明的优点在于：本发明通过设置中空双层结构的密封箱体2，并在双层结构的夹层内设置半导体温控装置23，可快速调控整个箱体2内温度，且温控均匀，精度高；通过设置水冷排32可在半导体温控装置23制冷时有效带走散热端热量，保证制冷端温控效果；通过设置水浴机31可带走水冷排32内循环水的温度，用于保证循环水的温度；通过设置多个法兰接口24，可用于引出箱体2内部测试用线缆，以及按需从法兰接口24输入惰性气体，形成特定测试环境。通过设置石英透光玻璃可实现箱体顶部的入光口没有光谱选择性，以便让太阳模拟器发出的光能以较低衰减率通过石英透光玻璃照射在被测样品上。本发明是一种结构简单，操作方便，通过半导体温控为主、温控循环水辅助实现箱体内精确温控的方式，可实现设备的精准温控，且温控均匀，速度快，精度高的一种太阳能电池测试方法及其设备，其还可避免样品氧化性能退化。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种太阳能电池的测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、启动太阳模拟器，点亮光源，设置好所需要的辐照度水平，且光源穿透温控箱体的玻璃顶盖照射在样品支架上；

S2、将被测样品架设于所述温控箱体内的样品支架上，保证被测样品的受光面接受光照，通过样品支架上的探针接触被测样品的电极，形成四线法连接到电参数测量系统，并在被测样品边缘贴上温度传感器，盖上所述温控箱体的玻璃顶盖，使所述温控箱体处于密封状态；

S3、所述温控箱体为中空双层结构，中空双层结构的空腔内设有半导体温控装置，所述半导体温控装置的散热端设有循环水冷装置，启动所述温控箱体内的半导体温控装置和循环水冷装置，设定合适的温度，待温控箱体内恒温10分钟后，启动所述电参数测量系统测量被测样品的电参数。

2.根据权利要求1所述一种太阳能电池的测试方法，其特征在于：启动所述温控箱体内的半导体温控装置和循环水冷装置前向所述温控箱体内导入惰性气体。

3.一种太阳能电池的测试设备，其特征在于：包括

一温控箱体，其包括一底座、一箱体、一循环水冷装置和一样品支架；所述底座底部设有移动轮；所述箱体固定于所述底座上，所述箱体为密封结构其顶部设有一通孔，所述通孔上设有一玻璃顶盖，所述箱体为中空双层结构，中空双层结构的空腔内设有一半导体温控装置，所述箱体的侧壁设有若干个法兰接口连接所述箱体的内部与外部，所述循环水冷装置包括一水浴机和一水冷排，所述水浴机设于所述底座的一侧，所述水冷排设置于所述半导体温控装置的散热端，所述水冷排的进水端和出水端分别贯穿所述法兰接口，并通过水管与所述水浴机连接形成闭环结构；所述样品支架设置于所述箱体内，被测样品设置于所述样品支架上；

一太阳模拟器，设置于所述温控箱体一侧，且所述太阳模拟器模拟太阳光穿透所述玻璃顶盖照射至被测样品上。

4.根据权利要求3所述一种太阳能电池的测试设备，其特征在于：所述样品支架包括一平台骨架、一翻转平台及若干探针，所述翻转平台的中部设有一放置槽，其通过一转轴活动翻转设置于所述平台骨架上；所述探针底部设有磁吸底座，所述探针通过所述磁吸底座固定于所述翻转平台上。

5.根据权利要求3所述的一种太阳能电池的测试设备，其特征在于：所述箱体由铝合金材质制成。

6.根据权利要求3所述的一种太阳能电池的测试设备，其特征在于：若干所述法兰接口为不同口径的法兰接口。

7.根据权利要求3所述的一种太阳能电池的测试设备，其特征在于：所述玻璃顶盖为石英透光玻璃顶盖。