CN207924110U - 薄膜电池测试装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源技术领域，尤其是涉及一种薄膜电池测试装置及系统，薄膜电池测试装置包括：架体及设置于架体上的传送装置、太阳模拟器、第一气缸、第二气缸、导轨、夹紧装置、测试探针排、智能负载；传送装置带动待检测薄膜电池板沿导轨运动至导轨右侧的限位栓时停止；第一气缸控制夹紧装置将待检测薄膜电池板夹紧；测试探针排设置于夹紧装置两侧，与智能负载连接；太阳模拟器为待检测薄膜电池板提供模拟光源；第二气缸控制测试探针排向下运动至待检测薄膜电池板上，以使智能负载进行性能参数采集。本实用新型能够对薄膜电池进行自动化的性能参数检测过程，参数测量准确且检测效率高，能够降低薄膜电池的检测成本。

Description

薄膜电池测试装置及系统

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，尤其是涉及一种薄膜电池测试装置及系统。

背景技术

薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，其用硅量极少，更容易降低成本，同时它既是一种高效能源产品，又是一种新型建筑材料，更容易与建筑完美结合。在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe)。

薄膜电池在制成之后，需要根据自身的发电效率分成各个等级，以便于后续的组装和电池片价格的确定，经过效率等级区分后才能对成品电池片进行包装。

目前，通常采用电池片测试机构对电池片的效率进行测试，从而确定该电池片属于哪个效率区间。然而现有的薄膜电池测试机构测试工序复杂、成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种薄膜电池测试装置及系统，能够对薄膜电池进行自动化的性能参数检测过程，参数测量准确且检测效率高，能够降低薄膜电池的检测成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种薄膜电池测试装置，包括：架体、传送装置、太阳模拟器、第一气缸、第二气缸、导轨、夹紧装置、测试探针排、智能负载；

传送装置、第一气缸、第二气缸、导轨、夹紧装置、测试探针排、智能负载均设置于架体上；

导轨右侧设置有限位栓；

传送装置带动待检测薄膜电池板沿导轨运动至限位栓停止；

第一气缸控制夹紧装置将待检测薄膜电池板夹紧；

测试探针排设置于夹紧装置两侧，与智能负载连接；

太阳模拟器设置于架体上方，为待检测薄膜电池板提供模拟光源，并使模拟光源均匀分布于待检测薄膜电池板上；

第二气缸控制测试探针排向下运动至待检测薄膜电池板上，以使智能负载对待检测薄膜电池板进行性能参数采集。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，智能负载包括：电子负载、数据采集卡；

测试探针排与电子负载连接；

电子负载与数据采集卡连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括：数据分析平台；

数据分析平台与智能负载连接；

数据分析平台接收智能负载所发送的电流-电压信息，并根据电流-电压信息，分析计算得出待检测薄膜电池板的最大功率信息。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，太阳模拟器包括：稳态模拟器及脉冲模拟器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，太阳模拟器包括：氙灯及腔体结构；

氙灯用于产生模拟光源；

模拟光源通过腔体结构的反射和漫反射，在待检测薄膜电池板上形成均匀分布的光源。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，腔体结构包括陶瓷腔体；

陶瓷腔体底部设置有镀膜石英玻璃。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，电子负载包括：容性负载和阻性负载。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括：无线通信模块；

无线通信模块与智能负载连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括：电池夹持支架；

电池夹持支架用于将待检测薄膜电池板固定于传送装置上。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种薄膜电池测试系统，包括监控中心以及一个或者多个如第一方面所述的薄膜电池测试装置；

薄膜电池测试装置与监控中心通信连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的薄膜电池测试装置，包括：架体、传送装置、太阳模拟器、第一气缸、第二气缸、导轨、夹紧装置、测试探针排、智能负载；传送装置、第一气缸、第二气缸、导轨、夹紧装置、测试探针排、智能负载均设置于架体上；导轨右侧设置有限位栓；传送装置带动待检测薄膜电池板沿导轨运动至限位栓停止；第一气缸控制夹紧装置将待检测薄膜电池板夹紧；测试探针排设置于夹紧装置两侧，与智能负载连接；太阳模拟器设置于架体上方，为待检测薄膜电池板提供模拟光源，并使模拟光源均匀分布于待检测薄膜电池板上；第二气缸控制测试探针排向下运动至待检测薄膜电池板上，以使智能负载对待检测薄膜电池板进行性能参数采集。该薄膜电池测试装置，能够对薄膜电池进行自动化的性能参数检测过程，参数测量准确且检测效率高，能够降低薄膜电池的检测成本。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的一种薄膜电池测试装置的部分结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种薄膜电池测试装置的部分结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的一种薄膜电池测试装置中另一种部分结构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的一种薄膜电池测试装置中的太阳模拟器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例二提供的一种薄膜电池测试系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，然而现有的薄膜电池测试机构测试工序复杂、成本较高。

基于此，本实用新型实施例提供了一种薄膜电池测试装置及系统，能够对薄膜电池进行自动化的性能参数检测过程，参数测量准确且检测效率高，能够降低薄膜电池的检测成本。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种薄膜电池测试装置进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种薄膜电池测试装置，参见图1、图2所示，该装置包括：架体、传送装置12、太阳模拟器16、第一气缸、第二气缸、导轨11、夹紧装置、测试探针排13、智能负载17。

其中，传送装置12、第一气缸、第二气缸、导轨11、夹紧装置、测试探针排13、智能负载17均设置于架体上；导轨11右侧设置有限位栓14；传送装置12带动待检测薄膜电池板15沿导轨11运动至限位栓14停止；第一气缸控制夹紧装置将待检测薄膜电池板15夹紧；测试探针排13设置于夹紧装置两侧，与导轨11平行，与智能负载17连接；太阳模拟器16设置于架体上方，为待检测薄膜电池板15提供模拟光源，并使模拟光源均匀分布于待检测薄膜电池板15上；第二气缸控制测试探针排13向下运动至待检测薄膜电池板15上，以使智能负载17对待检测薄膜电池板15进行性能参数采集。

在薄膜电池检测开始之前，先将待检测薄膜电池板15通过电池夹持支架固定于传送装置12上，传送装置12在电机的驱动下向前运动，同时带动该待检测薄膜电池沿着导轨11向前滑动，当运行至设置于导轨11上的限位栓14时，停止运动，然后通过由电气控制的第一气缸，控制夹紧装置对待检测薄膜电池板15执行夹紧动作，具体的，夹紧装置可以包括：横杆及定位块。第一气缸与所述横杆连接，控制其向沿垂直于导轨11的方向运动，定位块设置于横杆的一侧，配合横杆的运动，将待检测薄膜电池板15夹紧。然后由电气控制的第二气缸，控制与夹紧装置连接的测试探针组件向待检测薄膜电池板15方向运动，当测试探针组件与待检测薄膜电池板15良好接触时，通过智能负载17进一步采集待检测薄膜电池板15的电流-电压信息。

其中，太阳模拟器16设置于架体的上方，为待检测薄膜电池板15提供模拟光源，并使模拟光源均匀分布于待检测薄膜电池板15上；测试探针排13设置于夹紧装置两侧，与导轨11平行，与智能负载17连接；智能负载17在测试探针排13与待检测薄膜电池板15良好接触时，采集待检测薄膜电池板15的电流-电压信息。

上述智能负载17包括：电子负载171、数据采集卡172。测试探针排13与电子负载171连接，形成检测回路。数据采集卡172与电子负载171连接，在夹紧装置两侧的测试探针排13向下运动至待检测薄膜电池板15并与其良好接触时，采集待检测薄膜电池板15的电流-电压信息。

本实施例中的薄膜电池测试装置，通过数据采集卡172可以同时对待检测薄膜电池板15上的多个位置进行电参数检测，从而提高薄膜电池板的测试效率。

作为一种优选实施方式，上述薄膜电池测试装置还包括：数据分析平台。参见图3所示，数据分析平台与智能负载17连接，用于接收智能负载17所发送的电流-电压信息，并根据电流-电压信息，分析计算得出待检测电池片的最大功率信息。上述数据分析平台可以是安装有控制系统的PC电脑，也可以是其它种类的数据分析设备。

上述太阳模拟器16包括：稳态模拟器及脉冲模拟器。其中，稳态模拟器与光伏组件在实际日光下的使用规程相吻合，可以进行光源质量测量，包括光谱辐照测量及待测表面的辐照均匀性测量。脉冲模拟器可以进行短脉冲测量，这种方式在I-V测量过程中可能造成光强变化(脉冲衰减部分)，因此必须进行数据点修正，以保证测量的稳定性。而在测量具有高电容特性的光伏组件时会出现问题，在短的测量周期内不会发生充放电过程，因而导致测量出的I-V曲线畸变，很难进行光源质量的测量。

具体的，上述太阳模拟器16包括：氙灯161及腔体结构，参见图4所示，氙灯161用于产生模拟光源；模拟光源通过腔体结构的反射和漫反射，在待检测薄膜电池板15上形成均匀分布的光源。

为了进一步提高光源分布的均匀性，腔体结构采用陶瓷腔体162。陶瓷具有耐高温性能，而陶瓷腔体162反射不影响光谱，通过氙灯161在腔体内的反射使光斑辐照面增大，达到200mm*200mm的均匀光斑，对于电池片分选机现在最大的电池片156mm*156mm已经够用，并且光斑有效面积能均匀度达到国家A级标准，从而通过陶瓷腔体162可能容易地达到光谱A级、辐照不均匀度A级、辐照不稳定度A级3A级太阳能模拟器标准。

进一步，为了使上述薄膜电池测试装置适应双面电池片的测试的情形，还可以在陶瓷腔体162底部设置镀膜石英玻璃163，光源通过底部光腔的反射和漫反射，及底部石英玻璃163的折射和漫反射，达到薄膜电池板背面散射光的需求。此外，陶瓷腔体162反射的光线通过上述镀膜石英玻璃163后，光谱匹配适配等级可达到IEC标准A等级，再通过电池片背面的原有测试探针或者铜排的改进，从而使光线能通过铜排之间空隙入射到电池片背面，使背面的模拟光能够达到测试电参数的需求。

上述电子负载171包括：容性负载和阻性负载。其中，阻性负载又包括离散型变阻和连续型变阻两类。

其中，容性负载下测量过程为单向，如I-V方向，不容易匹配待检测薄膜电池板15，匹配不好时，闪光时间的利用率低，而且电池填充因子FF准确度低，曲线连续但是短暂，容易错过最大功率点Pmax；离散型阻性负载下测量过程可以为双向，如I-V或V-I方向，不容易匹配待检测电池片132，匹配不好时，闪光时间的利用率低，而且电池填充因子FF准确度低，曲线有台阶，可能会找不到最大功率点Pmax；连续型阻性负载下测量过程可以为双向，如I-V或V-I方向，容易匹配待检测电池片132，适应性强，闪光时间的利用率高，而且电池填充因子FF准确度高，曲线连续加上较高的数据采集频率，很好捕捉电池片的最大功率点Pmax。

本实施例中，电子负载171采用的是智能阻性连续变阻，属于连续型阻性负载，可以进行正反扫描，适应新型电池的电容效应，而且可以最大程度地利用光脉冲长度，优化扫描曲线，自动扫描待检测薄膜电池板15的电性能参数，适应电池特性，通过程序控制可切换电压量程和电流量程，此外，该负载可以记忆校准参数，且带有多项保护措施，能适应工业连续生产，进而可以很好的保障数据采集卡172捕捉到待检测薄膜电池板15的最大功率，进而可以计算出真实的电池片填充因子FF值。

太阳能电池的填充因子FF可定义为最大输出功率与ISCVOC之比，也就是最大功率矩形面积对ISCVOC矩形面积比例。对于太阳能电池来说，填充因子是一个重要的参数，可以反映太阳能电池的质量。

作为一种优选实施方式，薄膜电池测试装置还包括：无线通信模块；无线通信模块与智能负载17连接，实现与其它设备或者模块的数据通信。

上述无线通信模块可以是GPRS通信模块，也可以是CDMA通信模块，或者是其它可以实现远程数据传输的通信模块，在此不做限定。

本实用新型实施例提供的薄膜电池测试装置，包括：架体、传送装置12、太阳模拟器16、第一气缸、第二气缸、导轨11、夹紧装置、测试探针排13、智能负载17；传送装置12、第一气缸、第二气缸、导轨11、夹紧装置、测试探针排13、智能负载17均设置于架体上；导轨11上设置有限位栓14；传送装置12带动待检测薄膜电池板15沿导轨11运动至限位栓14停止；第一气缸控制夹紧装置将待检测薄膜电池板15夹紧；测试探针排13设置于夹紧装置两侧，与智能负载17连接；太阳模拟器16设置于架体上方，为待检测薄膜电池板15提供模拟光源，并使模拟光源均匀分布于待检测薄膜电池板15上；第二气缸控制测试探针排13向下运动至待检测薄膜电池板15上，以使智能负载17对待检测薄膜电池板15进行性能参数采集。该薄膜电池测试装置，能够对薄膜电池进行自动化的性能参数检测过程，参数测量准确且检测效率高，能够降低薄膜电池的检测成本。

实施例二：

本实用新型实施例还提供一种薄膜电池测试系统，参见图5所示，该系统包括监控中心22以及一个或者多个如第一方面所述的薄膜电池测试装置21，其中，薄膜电池测试装置21与监控中心22通信连接。

上述监控中心22包括：后台服务器、PC电脑等。可以根据接收到的多个薄膜电池测试装置21所发送的电流-电压信息，或者最大功率信息，进行汇总分析，得到同一批电池片的电性能检测信息，并对其进行等级划分等。

本实用新型实施例所提供的薄膜电池测试系统，包含了实施例一所述的薄膜电池测试装置，同样可以实现上述功能，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种薄膜电池测试装置，其特征在于，包括：架体、传送装置、太阳模拟器、第一气缸、第二气缸、导轨、夹紧装置、测试探针排、智能负载；

所述传送装置、所述第一气缸、所述第二气缸、所述导轨、所述夹紧装置、所述测试探针排、所述智能负载均设置于所述架体上；

所述导轨右侧设置有限位栓；

所述传送装置带动待检测薄膜电池板沿所述导轨运动至所述限位栓停止；

所述第一气缸控制所述夹紧装置将所述待检测薄膜电池板夹紧；

所述测试探针排设置于所述夹紧装置两侧，与所述智能负载连接；

所述太阳模拟器设置于所述架体上方，为所述待检测薄膜电池板提供模拟光源，并使所述模拟光源均匀分布于所述待检测薄膜电池板上；

所述第二气缸控制所述测试探针排向下运动至所述待检测薄膜电池板上，以使所述智能负载对所述待检测薄膜电池板进行性能参数采集。

2.根据权利要求1所述的薄膜电池测试装置，其特征在于，所述智能负载包括：电子负载、数据采集卡；

所述测试探针排与所述电子负载连接；

所述电子负载与所述数据采集卡连接。

3.根据权利要求1所述的薄膜电池测试装置，其特征在于，还包括：数据分析平台；

所述数据分析平台与所述智能负载连接；

所述数据分析平台接收所述智能负载所发送的电流-电压信息，并根据所述电流-电压信息，分析计算得出所述待检测薄膜电池板的最大功率信息。

4.根据权利要求1所述的薄膜电池测试装置，其特征在于，所述太阳模拟器包括：稳态模拟器及脉冲模拟器。

5.根据权利要求1所述的薄膜电池测试装置，其特征在于，所述太阳模拟器包括：氙灯及腔体结构；

所述氙灯用于产生模拟光源；

所述模拟光源通过所述腔体结构的反射和漫反射，在所述待检测薄膜电池板上形成均匀分布的光源。

6.根据权利要求5所述的薄膜电池测试装置，其特征在于，所述腔体结构包括陶瓷腔体；

所述陶瓷腔体底部设置有镀膜石英玻璃。

7.根据权利要求2所述的薄膜电池测试装置，其特征在于，所述电子负载包括：容性负载和阻性负载。

8.根据权利要求1所述的薄膜电池测试装置，其特征在于，还包括：无线通信模块；

所述无线通信模块与所述智能负载连接。

9.根据权利要求1所述的薄膜电池测试装置，其特征在于，还包括：电池夹持支架；

所述电池夹持支架用于将所述待检测薄膜电池板固定于所述传送装置上。

10.一种薄膜电池测试系统，其特征在于，包括监控中心以及一个或者多个如权利要求1至9任一项所述的薄膜电池测试装置；

所述薄膜电池测试装置与所述监控中心通信连接。