CN207339793U - 一种双面太阳能电池测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双面太阳能电池测试设备，包括电池输送机构、密闭测试室、电源及计算机；所述电池输送机构设有电池载框以承载电池；所述密闭测试室设有光源、探针组件、CCD相机和滤波片，电池输送机构贯穿在探针组件内，所述光源设于探针组件上方和/或下方，CCD相机设于探针组件下方，滤波片设于探针组件与CCD相机之间；所述电源分别与电池输送机构、光源、探针组件和CCD相机形成电连接以提供电源，所述计算机分别与电池输送机构、光源、探针组件和CCD相机形成电连接。采用本实用新型，可同时测试电池的光电转换效率和EL图像，降低设备成本，提高生产效率。

Description

一种双面太阳能电池测试设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种双面太阳能电池测试设备。

背景技术

太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junction)上，形成新的空穴-电子对(V-E pair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs，Cds/Cu2S，Cds/CdTe，Cds/InP，CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。

EL测试仪是通过对晶硅电池片通入1-40mA的正向电流，作用于扩散结两边，电能把处于基态的原子进行激发，使其处于激发态，处于激发态的原子不稳定，进行自发辐射，再通过底片的曝光程度来了解在自发辐射中本征跃迁的情况，通过少子寿命、密度与光强间的关系，从底片的曝光程度，来判断电池中是否存在缺陷。

目前，光伏业界主要生产单面晶硅太阳能电池，分别通过两台设备测试电池的光电转换效率和EL图像。对于双面太阳能电池，设备投入大，维护成本高，测试效率低，不利于提高生产效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种双面太阳能电池测试设备，可同时测试电池的光电转换效率和EL图像，降低设备成本，提高生产效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双面太阳能电池测试设备，包括电池输送机构、密闭测试室、电源及计算机；所述电池输送机构设有电池载框以承载电池；所述密闭测试室设有光源、探针组件、CCD相机和滤波片，电池输送机构贯穿在探针组件内，所述光源设于探针组件上方和/或下方，CCD相机设于探针组件下方，滤波片设于探针组件与CCD相机之间；所述电源分别与电池输送机构、光源、探针组件和CCD相机形成电连接以提供电源，所述计算机分别与电池输送机构、光源、探针组件和CCD相机形成电连接。

作为上述方案的改进，所述探针组件包括平行设置的第一探针排和第二探针排，所述第一探针排和第二探针排上设有若干相对而设的探针，所述第一探针排和第二探针排之间形成容纳双面太阳能电池通过的通道。

作为上述方案的改进，所述第一探针排包括2-8排第一探针，每排包括5-20个第一探针；所述第二探针排包括2-8排第二探针，每排包括5-20个第二探针。

作为上述方案的改进，所述第一探针由金、金合金或银制成；所述第二探针由金、金合金或银制成。

作为上述方案的改进，所述CCD相机为高分辨率带有电子制冷功能的CCD相机。

作为上述方案的改进，所述电源为普通直流电源或可编程直流电源。

作为上述方案的改进，所述光源为氙灯，其数量为1-10个。

作为上述方案的改进，所述测试设备工作时所述光源会出现闪烁情况，当所述光源发亮时，通过探针组件测试太阳能电池的光电转换效率；当所述光源不亮时，通过CCD相机、滤光片和探针组件测试太阳能电池的EL图像。

作为上述方案的改进，所述光源通电发亮的工作时间为0.01-1秒，光源不通电的间隔时间为0.01-2秒。

作为上述方案的改进，所述光源包括第一光源和第二光源，第一光源设于探针组件的上方，第二光源设于探针组件的下方。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型所述双面太阳能电池测试设备根据测试光电转换效率和EL测试的原理以及对测试环境的不同要求，克服融合两种测试于同一测试室的技术问题，通过本实用新型测试设备即可完成光电转换效率和EL测试，减少测试设备的投入，减低设备维护成本，测试效率明显提高。

附图说明

图1是本实用新型一种双面太阳能电池测试设备的第一实施例结构示意图；

图2是本实用新型一种双面太阳能电池测试设备的第二实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。

现有的单面太阳能电池对于光电装换效率和EL测试只能分别通过两台设备进行测试，设备投入大，维护成本高，测试效率低，不利于提高生产效率。本实用新型所提供的双面太阳能电池测试设备是基于测试对象为双面太阳能电池，双面太阳能电池正面和反面都具有电极主栅，利用上下两排探针与电极主栅可测试电池正反面的光电转换效率。并且采用探针组件、CCD相机和滤波片8可测得电池EL图像，具体如下：

如图1和图2所示，本实用新型提供一种双面太阳能电池测试设备，包括电池输送机构1、密闭测试室2、电源3及计算机4；所述电池输送机构1设有电池载框以承载电池9，所述密闭测试室2设有光源5、探针组件6、CCD相机7和滤波片8，电池输送机构1贯穿在探针组件6内，所述光源5设于探针组件6上方和/或下方，CCD相机7设于探针组件6下方，滤波片8设于探针组件6与CCD相机7之间；所述电源3分别与电池输送机构1、光源5、探针组件6和CCD相机7形成电连接以提供电源3，所述计算机4分别与电池输送机构1、光源5、探针组件6和CCD相机7形成电连接。

电池输送机构1设有镂空的电池载框，电池9放置在电池载框上不会阻挡电池9的正反面，电池输送机构1可将电池9移送至探针组件6的测试位置时停止移动，探针组件6的探针与电池9的电极主栅接触，为了能形成良好接触，本实用新型所述探针组件6设有第一探针排61和第二探针排62，第一探针排61和第二探针排62上设有若干相对而设的探针。所述第一探针排61包括2-8排第一探针，每排包括5-20个第一探针；所述第二探针排62包括2-8排第二探针，每排包括5-20个第二探针。需要说明的是，所述探针组件6可根据电池9主栅的数量和位置来调整探针的排数和间隔位置。

所述第一探针和第二探针由导电性能好的金属或合金制成，具体的，第一探针和第二探针可由金、金合金或银制成，由于金、金合金或银的导电性能好，所制得的探针电阻小，其对所述双面太阳能电池的电流及电压的输出影响很小，确保光电转换效率测试和EL成像的准确性。

其中，密闭测试室2中设有1组或2组光源5，第一实施例如图1中所示为设有1组光源5，该组光源5设于探针组件6的上方，1组光源5的可设有1-10个数，光源5与所述电池9之间的间距为2-100cm。为了模拟平行的太阳光线，优选地，本实用新型选择2-8个氙灯。需要说明的是，氙灯的辐射光谱能量分布与日光相近，连续光谱部分的光谱分布几乎与氙灯输入功率变化无关，在寿命期内光谱能量分布也几乎不变，光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小，氙灯一经燃点，几乎是瞬时即可达到稳定的光输出，灯灭后可瞬时再燃点，因此，氙灯是模拟太阳光的优选光源5。

第二实施例如2中所示为设有2组光源5，2组光源5分别设于探针组件6的上方和下方。由于本实用新型测试对象为双面太阳能电池9，因此在双面太阳能电池9上方和下方分别设置一组光源5，配合探针组件6可同时测试双面太阳能电池9正反两面的光电转换效率。

光电转换效率的计算公式为：

其中，I表示太阳能电池的输出电流，V表示太阳能电池的输出电压，日照强度即为光源的光强，收光面积即为双面太阳能电池的收光面积。

根据光电转换效率的计算公式（1），日照强度由光源的数量、光源与电池的间距有关，收光面积是相对固定的，而太阳能电池的输出电流和输出电压可通过探针组件6检测出来，由此通过计算机4可计算出测试的双面太阳能电池的光电转换效率。

本实用新型所述测试设备除了可测试光电转换效率外，还可以测试电池的EL图像。

EL （太阳能电池组件缺陷检测）测试仪是通过探针组件6给太阳能电池通电，电能把处于基态的原子进行激发，使其处于激发态，处于激发态的原子不稳定，进行自发辐射，使太阳能电池内部电池片发光，再用CCD相机7给发光的太阳能电池板拍出底片，然后通过底片的曝光程度来判断太阳能电池板内部电池片是否存在缺陷的仪器。

优选地，本实用新型所述CCD相机7为高分辨率带有电子制冷功能的CCD相机。所述CCD相机7的分辨率为1360*1024或更高分辨率。

CCD相机7与太阳能电池之间还设有滤光片，滤光片能滤除红外线，避免 CCD相机7感应红外线后导致无法算出正确颜色；另外，还可修整进光。因为CCD相机7上是一颗颗的感光体(CELL)构成，最好光线是直射进来，但为了怕干扰到邻近感光体，就需要对光线加以修整，因此那片滤光片不是玻璃，而是石英片，利用石英的物理偏光特性，把进来的光线，保留直射部份，反射掉斜射部份，避免去影响旁边的感光点。

由于外界的光线会影响底片的曝光情况，本实用新型的测试设于密闭不透光的暗箱中进行，除此之外，本实用新型光电转换效率测试需要采用光源5，而光源5持续发亮则会影响EL成像，为此本实用新型通过设计光源5通电和不通电的工作时间和间隔时间，既满足光源5发亮测试光电转换效率，又满足光源5不亮时给EL测试提供适合的环境条件。优选地，光源5通电发亮的工作时间为0.01-1秒，光源5不通电的间隔时间为0.01-2秒。在光源5通电发亮时，探针组件6测试光源5的光电转换效率；在光源5不通电时，电源3通过探针组件6向双面太阳能电池输入电流，CCD相机7拍照，完成EL测试；在完成上述两种测试后，在光源5不通电期间计算机4控制电池输送机构1将测试过的电池送出测试设备并且将下一片待测电池送到探针组件6内指定测试位置。

需要说明的是，本实用新型所述电源3可选择普通直流电源或可编程直流电源。该电源3与电池输送机构1、光源5、探针组件6和CCD相机7形成电连接以提供电源3。

所述计算机4分别与电池输送机构1、光源5、探针组件6和CCD相机7形成电连接，以控制电池输送机构1的移动和停止，控制光源5的通电与否和工作时间间隔，控制电源3向探针组件6输出电流还是探针组件6收集双面太阳能电池输出的电流和电压，和控制CCD相机7定时拍摄，最后通过检测收集得到的数据处理和分析，得到所测试双面太阳能电池的光电转换效率和EL图像。

以下为本实用新型所述测试设备的工作流程：

1、电池输送机构1将待测双面太阳能电池移送到待测指定位置，探针组件6的探针与双面太阳能电池的电极主栅相接触；

2、全部氙灯同时通电0.01-1秒，探针组件6将双面太阳能电池感光输出的电流和电压传送给计算机4进行记录和技术；

3、全部氙灯同时切断通电，CCD相机7拍照，并将底片的数据传送至计算机4，计算机4经运算和分析EL图像上显示电池内部缺陷；

4、CCD相机7拍照后电池输送机构1将探针组件6内的双面太阳能电池运送出测试设备外，并且将下一片待测电池移送到待测指定位置，重复上述第1、2和3步骤。

综上所述，本实用新型所述双面太阳能电池测试设备根据测试光电转换效率和EL测试的原理以及对测试环境的不同要求，克服融合两种测试于同一测试室的技术问题，通过本实用新型测试设备即可完成光电转换效率和EL测试，减少测试设备的投入，减低设备维护成本，测试效率明显提高。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种双面太阳能电池测试设备，其特征在于，包括电池输送机构、密闭测试室、电源及计算机；所述电池输送机构设有电池载框以承载电池；所述密闭测试室设有光源、探针组件、CCD相机和滤波片，电池输送机构贯穿在探针组件内，所述光源设于探针组件上方和/或下方，CCD相机设于探针组件下方，滤波片设于探针组件与CCD相机之间；所述电源分别与电池输送机构、光源、探针组件和CCD相机形成电连接以提供电源，所述计算机分别与电池输送机构、光源、探针组件和CCD相机形成电连接。

2.如权利要求1所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述探针组件包括平行设置的第一探针排和第二探针排，所述第一探针排和第二探针排上设有若干相对而设的探针，所述第一探针排和第二探针排之间形成容纳双面太阳能电池通过的通道。

3.如权利要求2所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述第一探针排包括2-8排第一探针，每排包括5-20个第一探针；所述第二探针排包括2-8排第二探针，每排包括5-20个第二探针。

4.如权利要求2所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述第一探针由金、金合金或银制成；所述第二探针由金、金合金或银制成。

5.如权利要求1所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述CCD相机为高分辨率带有电子制冷功能的CCD相机。

6.如权利要求1所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述电源为普通直流电源或可编程直流电源。

7.如权利要求1所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述光源为氙灯，其数量为1-10个。

8.如权利要求1所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述测试设备工作时所述光源会出现闪烁情况，当所述光源发亮时，通过探针组件测试太阳能电池的光电转换效率；当所述光源不亮时，通过CCD相机、滤光片和探针组件测试太阳能电池的EL图像。

9.如权利要求8所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述光源通电发亮的工作时间为0.01-1秒，光源不通电的间隔时间为0.01-2秒。

10.如权利要求1所述双面太阳能电池测试设备，其特征在于，所述光源包括第一光源和第二光源，第一光源设于探针组件的上方，第二光源设于探针组件的下方。