CN209691723U - 太阳能电池片的开路电压测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池片的开路电压测量装置，包括：金属测量基台；呈矩阵式排列的柔性探针组；呈矩阵式排列的光源组；对光源组、柔性探针组进行固定的绝缘支架；伏特表，其通过相配合的线缆分别将伏特表的正、负极与柔性探针组、金属测量基台进行电性连接。本实用新型的太阳能电池片的开路电压测量装置，其通过采用新型矩阵式排布的接触式柔性探针组，可以在实现良好膜面接触和测量的同时，不对电池片膜面造成损伤，并通过新型的固定接触式Voc测量，代替传统的扫描式测量，在避免电池片损伤的情况下，提高测量的速度和准确度，从而更为准确的实现电池片筛选，最终提高太阳能电池片生产效率，减少制程和材料浪费。

Description

太阳能电池片的开路电压测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种在电池生产情况下使用的检测装置。更具体地说，本实用新型涉及一种用在太阳能电池组件生产情况下使用的对太阳能电池组件中电池片开路电压参数进行检测的测量装置。

背景技术

当今世界，能源危机愈演愈烈，作为清洁能源的代表，太阳能的研究利用和开发一直是各国关注的焦点。作为太阳能利用的主要方面，太阳能光伏发电技术始终是行业发展的主体。传统太阳能电池使用单晶硅或多晶硅，硅材料使用较多，浪费严重，并且硅元素提纯工艺复杂且成本高，限制了其发展。薄膜太阳能电池使用薄膜材料，材料利用率高，电池效率逐年攀升，是后续太阳能电池行业发展的主要形态。

现有技术中，薄膜太阳能电池生产过程中，需要先制作一定尺寸规格的小电池片，再采用一定的方式将电池片串联起来，最终根据需求制作成特定尺寸大小的电池组件。其中，小电池片在制作完成后，需要通过一定的检测和筛选方式，实现不良电池片的剔除，例如对太阳能电池片中的开路电压参数Voc进行检测，从而提高组件效率、降低制程浪费。

而现有技术中的开路电压参数Voc检测方式，通常是将太阳能电池片设置在导电的测量基台上，然后采用与伏特表电性连接的碳刷在电池片膜面上刷过采样，以得到多个不同位置膜面的开路电压测量值，通过计算得到一个平均值，通过平均值与标准范围的比较，如其在范围之外，则判定其为废品，否则为良品。

而现有的检测方式具有的缺点包括以下几点：

一是碳刷在数据采集过程中，需要运行电池片表面宽度或长度的行程，导致其检测效率低下；

二是碳刷在数据采集过程中，其采集数据的精度依赖碳刷与膜面的接触度，而碳刷上的刷毛在工作中，如其中的刷毛卷曲或角度位置有偏差，就会影响其检测精度和效果；

三是碳刷在使用过程中，为了使其检测精度较好，需要对其施加一定的作用，以使其接触良好，但作用力也会使刷毛对膜面造成损伤，进而影响其使用寿命；

四是碳刷使用过程中会产生磨损，故1个月左右就需要更换碳刷，而这种情况下，其之前的检测效果就会产生影响，故其检测精度只能达到90％，如若更换频繁，其成本又会增加。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种太阳能电池片的开路电压测量装置，包括：

与待测太阳能电池片不锈钢衬底接触的金属测量基台；

与待测太阳能电池片膜面接触，且呈矩阵式排列的柔性探针组；

与柔性探针组位置相配合以向待测太阳能电池片膜面提供光源辐照，且呈矩阵式排列的光源组；

对光源组、柔性探针组进行固定的绝缘支架；

伏特表，其通过相配合的线缆分别将伏特表的正、负极与柔性探针组、金属测量基台进行电性连接。

优选的是，其中，所述金属测量基台被配置为采用不锈钢制备以得到；

其中，所述金属测量基台的外侧设置有绝缘层。

优选的是，其中，所述柔性探针组中的各柔性探针被分别配置为包括：

与待测太阳能电池片膜面相配合的柔性头；

包裹在柔性头外侧的导电布；

其中，所述导电布与线缆电性连接。

优选的是，其中，所述柔性探针组中的各柔性探针通过弹性元件进而与线缆实现电性连接。

优选的是，其中，所述弹性元件被配置为采用弹簧；

其中，所述弹簧内部设置有对其伸缩位置进行导向的套筒式伸缩机构。

优选的是，其中，所述光源组中的各光源被配置为采用LED灯。

优选的是，其中，所述绝缘支架被配置为呈框架式结构，且其框架上设置有多根肋条，以在空间上构成多个与光源组相配合的槽式安装位，且各肋条之间以及肋条与绝缘支架之间的交叉点构成多个与柔性探针组相配合的安装位。

优选的是，其中，所述绝缘支架以及各肋条上分别设置有与柔性探针组中各柔性探针引出线相配合的线槽。

优选的是，其中，所述绝缘支架上设置与其相配合的动力机构；

其中，所述绝缘支架的顶部中部位置上设置有与动力机构动力输出端相配合的连接部，所述连接部通过连接条进而与绝缘支撑的各转角处连接。

本实用新型至少包括以下有益效果：

其一，本实用新型能够通过设置矩阵式排布的柔性探针组，通过施加一定压力，使得柔性探针组能直接作用于待测太阳能电池片膜表，无需在检测中运行一定的行程故其检测效率可有效提高；并通过与柔性探针组、金属测量基台电性连接的伏特表在柔性探针组与膜面接触上电性导通，实现对膜面上不同位置开路电压的测量，因其各探针均为柔性结构，故其二者接触稳定性好，不会在检测过程中对膜表造成损伤，检测效果优异，且本身几乎不存在磨损，故使用寿命较长，不用频繁更换，故其检测精度可有效提升至95％以上。

其二，本实用新型通过对柔性探针组中的各柔性探针的结构进行设置，以使其具有一定的弹性回复力，同时通过弹性作用使得其在一定作用下可对平整度精度不高的不同膜表均能进行有效接触，进而保证其电压数据采样个数符合要求，同时保证其检测精度。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中太阳能电池片的开路电压测量装置的空间布局结构示意图；

图2为本实用新型的另一个实施例中绝缘支架与柔性探针组、光源组配合的空间布局结构示意图；

图3为本实用新型的另一个实施例柔性探针组其中一个柔性探针与伏特表连接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1-2示出了根据本实用新型的一种太阳能电池片的开路电压测量装置的实现形式，其中包括：

与待测太阳能电池片1不锈钢衬底接触的金属测量基台2，其用于通过金属测量基台的导电性，其可通过基台上设置的导电柱与相应线缆电性连接，进而通过线缆与伏特表电性连接；

与待测太阳能电池片膜面接触，且呈矩阵式排列的柔性探针组3，其通过柔性探针组直接作用于膜面上的各检测点，避免了传统移动式扫描接触，提高接触稳定性，且通过矩阵式结构配置的新型柔性矩阵式接触探针，其探针数量可根据电池面积自由扩展；

与柔性探针组位置相配合以向待测太阳能电池片膜面提供光源辐照，且呈矩阵式排列的光源组4，其用于提供满足需求辐照度和模拟太阳光谱的光源；

对光源组、柔性探针组进行固定的绝缘支架5，其通过支架的作用，使得其构成了一体式的光源和探针设计，提高光源和测量系统的稳定性；

伏特表6，其通过相配合的线缆分别将伏特表的正、负极与柔性探针组、金属测量基台进行电性连接，采用这种方案的装置通过电池片开路电压Voc的检测，实现不良电池片的筛选和剔除，同时，本方案通过采用新型矩阵式排布的接触式柔性探针组，可以在实现良好膜面接触和测量的同时，不对电池片膜面造成损伤，同时采用新型的固定接触式Voc测量，代替传统的扫描式测量，在避免电池片损伤的情况下，提高测量的速度和准确度，从而更为准确的实现电池片筛选，最终提高太阳能电池片生产效率，减少制程和材料浪费。

在另一种实例中，所述金属测量基台被配置为采用不锈钢制备以得到，其用于保证基台的平整度、光洁度以及物理性质，具有较长的使用寿命；

其中，所述金属测量基台的外侧设置有绝缘层7，其用于保证设备运行中不会产生漏电、导电现象，进而影响其检测效果，同时具有更好的安全效果。

如图3，在另一种实例中，所述柔性探针组中的各柔性探针被分别配置为包括：

与待测太阳能电池片膜面相配合的柔性头8，其可被配置为采用具有一定柔软度的海绵或硅胶，其通过柔性材质的设定，使得其在一定作用下压力下，各柔性头均能与膜面进行接触，进而保证其良好的测量效果；

包裹在柔性头外侧的导电布9，其用于通过导电布的导电作用，实现膜面与伏特表的电性连接，且同时使得其具有一定柔软度，避免对膜面造成的损伤；

其中，所述导电布与线缆18电性连接，这种方案中导电布包裹海绵材质或其它任意具有一定柔软程度的柔性材质结构构成的柔性探针探头，降低接触电阻的同时，不对电池片膜面造成损伤，线缆实现导电布与伏特表的电性连接。

如图3，在另一种实例中，所述柔性探针组中的各柔性探针通过弹性元件10进而与线缆实现电性连接，弹性元件(如弹簧、弹性片、弹性伸缩杆)的作用在于保证探针下压力度，实现导电布和膜面的良好接触。

在另一种实例中，所述弹性元件被配置为采用弹簧，其用于提供弹性力，同时结构简单，易于实现；

其中，所述弹簧内部设置有对其伸缩位置进行导向的套筒式伸缩机构11，其通过在弹簧中设计伸缩机构，对其伸缩过程中的位置进行导引、限定，以使其在压力作用不会产生偏移，进而保证其测量过程中的测量精度和效果。

在另一种实例中，所述光源组中的各光源被配置为采用LED灯，其用于模拟太阳光谱，同时通过其功率的设定，满足不同表面积、不同辐照度的测量需求。

如图2，在另一种实例中，所述绝缘支架被配置为呈框架式结构，且其框架上设置有多根肋条12，以在空间上构成多个与光源组相配合的槽式安装位13，且各肋条之间以及肋条与绝缘支架之间的交叉点构成多个与柔性探针组相配合的安装位14，其通过框架式的绝缘支架结构设计，再通过与肋条的配合构成多个安装光源组、柔性探针组的安装位，其用于将柔性探针组与光源组进行一体式封装设计，使得其能有效提高光源和测量系统的稳定性，且结构简单，易于实现。

在另一种实例中，所述绝缘支架以及各肋条上分别设置有与柔性探针组中各柔性探针引出线相配合的线槽(未示出)，其用于通过线槽的结构设计，对各探针的引出线位置进行固定，进而使得其布局更加规范，相互干涉较小，产品测量结果过程中的稳定性较好，其线槽也可以采用线卡、卡钩甚至捆扎带进行替换，实现对引出线的整理工作。

如图1，在另一种实例中，所述绝缘支架上设置与其相配合的动力机构15，其可以采用液压气缸或电机，以输出一定的动力，使得柔性探针在垂直方向上可往复运动，并施加一定的压力，完成探针对膜面各测量点的开路电压测量；

其中，所述绝缘支架的顶部中部位置上设置有与动力机构动力输出端相配合的连接部16，所述连接部通过连接条17进而与绝缘支撑的各转角处连接，其通过连接部与连接条的结合，使得其作用力能均匀地分散至绝缘支架的各个位置，进而使得其测量中的接触稳定性更好，测量效果更好。

采用本实用新型中的装置进行开路电压Voc测量的方法，是根据设置的Voc标准范围和Voc实测值进行比较，对电池片进行不良判定，从而实现电池片不良品的筛选和剔除。

本实用新型电池片中Voc参数的测量方法，是使用本实用新型的Voc测量装置，通过光源组提供光源辐照度E0、在预定的环境温度T0条件下，同时测得整个电池片膜面一定间距上多个测量点的多个测量值(Voc1、Voc2、Voc3…Vocn)共计n个值。并通过数据计算和处理，得到平均值Voc＝(Voc1+、Voc2+Voc3…+Vocn)/n，即作为该电池片的开路电压Voc。通过设定Voc标准范围[x1，x2]，如果Voc∈[x1，x2]，则判定电池片为良品，继续下一步制程；如果Voc＜x1或Voc＞x2，则判定电池片为不良，将其筛选出来，不在进行下一制程。

所述Voc测量装置由矩阵式柔性探针组3、矩阵式LED光源组4、绝缘支架5、伏特表6、不锈钢基台2等组成，其中探针组和光源组覆盖面积可根据电池片尺寸做调整，以实现整个电池片的覆盖。探针由导电布9包裹海绵8制成，并在探针底部有弹簧10结构，以保证探针下压力度，实现导电布和膜面的良好接触。LED光源可以提供满足需求辐照度和模拟太阳光谱的光源，探针通过线缆18接伏特表负极。电池片以一定方式(比如真空吸附)固定在测量平台上，电池片膜面朝上，电池片的不锈钢衬底(电池正极)与测量平台实现良好接触(导通)，测量平台与伏特表正极导通。实施例说明如下：

如图2所示，探针间距为5mm，LED间距为5mm，LED光源辐照度达到1000W/m2，环境温度控制在25±2℃，探针排布数量为40*12，测量过程中可以得到480个测量数据。对480个测量数据求平均值，得到Voc平均值350mV，设定Voc判定标准为[450,700]mV，则判定该电池片为不良，取出该电池片。

采用本方案中的装置对太阳能电池片进行开路测量，其测量时间只有效控制在1s以内，其相对于现有技术中碳刷测量每3s完成一个电池片的测量作业而方，其测量时间可缩短至1/3，其测量稳定性也可显著提高，其在额定范围内测量几乎没有使用过程中的误差时间区域，其检测精度可提升至95％。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的太阳能电池片的开路电压测量装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，包括：

与待测太阳能电池片不锈钢衬底接触的金属测量基台；

与待测太阳能电池片膜面接触，且呈矩阵式排列的柔性探针组；

与柔性探针组位置相配合以向待测太阳能电池片膜面提供光源辐照，且呈矩阵式排列的光源组；

对光源组、柔性探针组进行固定的绝缘支架；

伏特表，其通过相配合的线缆分别将伏特表的正、负极与柔性探针组、金属测量基台进行电性连接。

2.如权利要求1所述的太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，所述金属测量基台被配置为采用不锈钢制备以得到；

其中，所述金属测量基台的外侧设置有绝缘层。

3.如权利要求1所述的太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，所述柔性探针组中的各柔性探针被分别配置为包括：

与待测太阳能电池片膜面相配合的柔性头；

包裹在柔性头外侧的导电布；

其中，所述导电布与线缆电性连接。

4.如权利要求1所述的太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，所述柔性探针组中的各柔性探针通过弹性元件进而与线缆实现电性连接。

5.如权利要求4所述的太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，所述弹性元件被配置为采用弹簧；

其中，所述弹簧内部设置有对其伸缩位置进行导向的套筒式伸缩机构。

6.如权利要求1所述的太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，所述光源组中的各光源被配置为采用LED灯。

7.如权利要求1所述的太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，所述绝缘支架被配置为呈框架式结构，且其框架上设置有多根肋条，以在空间上构成多个与光源组相配合的槽式安装位，且各肋条之间以及肋条与绝缘支架之间的交叉点构成多个与柔性探针组相配合的安装位。

8.如权利要求1所述的太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，所述绝缘支架以及各肋条上分别设置有与柔性探针组中各柔性探针引出线相配合的线槽。

9.如权利要求1所述的太阳能电池片的开路电压测量装置，其特征在于，所述绝缘支架上设置与其相配合的动力机构；

其中，所述绝缘支架的顶部中部位置上设置有与动力机构动力输出端相配合的连接部，所述连接部通过连接条进而与绝缘支撑的各转角处连接。