CN217656601U - 一种太阳能电池片iv测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能电池片IV测试系统，涉及太阳能技术领域，能够获得均匀分布且光强稳定性良好的模拟太阳光照射在待测电池片上，并能够满足4个象限IV曲线的绘制需求。该系统包括：光源组件、电子负载模块、主控组件、待测电池片和监视片；所述光源组件包括用于提供光照的氙灯光学单元和与所述氙灯光学单元连接并控制所述氙灯光学单元工作的氙灯控制单元；所述氙灯光学单元设于所述待测电池片的上方，所述监视片设于所述待测电池片的下方；所述电子负载模块与所述光源组件、所述主控组件、所述待测电池片以及所述监视片连接；还包括设于所述待测电池片下方的反光镜；氙灯光学单元包括氙灯灯箱、氙灯、滤光片、毛玻璃和氙灯冷却机构。

Description

一种太阳能电池片IV测试系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能电池片IV测试系统。

背景技术

太阳能是一种能充分利用的可再生能源，由于近年来各国都在积极推动可再生能源的应用，光伏产业的发展十分迅速。随着太阳能电池片的需求增加、电池片技术的提升，对电池片的检测设备也提出了更高的要求。

高效、精确地检测太阳能电池的电性能能够提升电池片生产的效率，为电池片生产工艺的改进提供指导。太阳能电池片IV测试是指使用太阳能电池片IV测试系统模拟太阳光，对待测电池片进行照射，通过测试装置来检测电池片的IV特性，生成IV曲线的设备系统。

现有的太阳能电池片测试系统，一方面，光源输出不稳定，均一性较差，导致测量结果不准确；另一方面，现有的太阳能电池片测试系统，一般使用稳态光源或者瞬态光源进行测试。使用稳态光源测量周期较长，不能满足快节奏的生产；现有的瞬态光源模拟器光源输出不稳，均一性较差，导致测量结果不准确。现有的测试系统一般采用源表进行电压电流采集及电压扫描，电压电流测量误差较大，测试周期长，已不能满足当前太阳能电池片的生产要求。

因此，有必要研究一种新的太阳能电池片IV测试系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种太阳能电池片IV测试系统，能够获得均匀分布且光强稳定性良好的模拟太阳光照射在待测电池片上，并能够满足4个象限IV曲线的绘制需求。

本实用新型提供一种太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述系统包括：光源组件、电子负载模块、主控组件、待测电池片和监视片；

所述光源组件包括用于提供光照的氙灯光学单元和与所述氙灯光学单元连接并控制所述氙灯光学单元工作的氙灯控制单元；所述氙灯光学单元设于所述待测电池片的上方，所述监视片设于所述待测电池片的下方；

所述电子负载模块与所述光源组件、所述主控组件、所述待测电池片以及所述监视片连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述系统还包括反光镜，所述反光镜设于所述待测电池片的下方。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述氙灯光学单元包括氙灯灯箱、氙灯、滤光片、毛玻璃和氙灯冷却机构；

所述氙灯灯箱为底部设有光出口的箱体结构；所述氙灯设于所述氙灯灯箱内上部，所述滤光片和所述毛玻璃设于所述氙灯灯箱内下部；

所述氙灯冷却机构设于所述氙灯灯箱内部。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述氙灯冷却机构包括风扇，所述风扇与所述氙灯控制单元连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述氙灯光学单元还包括光强反馈机构，所述光强反馈机构设于所述氙灯灯箱的光出口处，所述光强反馈机构与所述氙灯控制单元连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述氙灯控制单元包括氙灯电源储能模块和氙灯电源整定模块；所述氙灯电源储能模块与所述氙灯电源整定模块连接，所述氙灯电源整定模块通过氙灯预触发模块与所述氙灯光学单元中的氙灯连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电子负载模块包括负载组件和为所述负载组件提供电源的电源组件；

所述负载组件包括负载通道、电流采集通道、电压采集通道、光强采集通道和温度采集通道；

所述负载通道、所述电流采集通道和所述电压采集通道均与所述待测电池片连接；

所述光强采集通道和所述温度采集通道均与所述监视片连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述待测电池片上设有温度传感器，所述温度传感器通过所述电子负载模块与所述主控组件连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点或有益效果：本实用新型氙灯光学系统，利用毛玻璃对光照进行均光，毛玻璃通过喷砂技术，使得其表面呈现无数个凸面，起到光线准直的效果，能够使光照均匀分布待测电池片上，且光强稳定性良好；

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型的电子负载模块内部具有16位高速A/D、D/A转换器，具有更高分辨率与精度；

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型能够测量4个象限的IV曲线，能够更全面地反映待测电池片的电性能，更有利于电池片的分选以及为电池片工艺的改善提供参考；

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型通过PC端进行远程控制，便于自动、手动操作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的太阳能电池片IV测试系统结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的光源组件的组成框图；

图3是本实用新型一个实施例提供的电子负载系统的组成框图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。“第一”、“第二”和“第三”仅是为了区别做出的指代描述。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本实用新型实施例的一个具体实施方式中，如图1所示，本实用新型的太阳能电池片IV测试系统包括：光源组件，为待测电池片提供模拟太阳光；电子负载模块，能够对待测电池片的电性能进行测量；测量PC组件，对测量数据进行处理，对待测电池片电性能进一步地分析；连接组件，用于将上述太阳能电池片IV曲线测试系统各个部分进行连接形成一个整体。本实用新型中连接组件是对若干电性连接线的统称，两个部件经连接组件进行连接是指通过其中的一根或多根连接线进行连接。

其中，如图2所示，光源组件包括氙灯光学单元、氙灯控制单元。氙灯光学单元包括氙灯、氙灯灯箱、滤光片、毛玻璃、光强传感器、风扇和氙灯预触发模块。氙灯灯箱为具有内腔的箱体结构，其底部设有光出口。氙灯安装于氙灯灯箱内部上方位置，滤光片和毛玻璃设置在氙灯灯箱内部下方位置，滤光片能够滤除入射光中的非太阳光波段，输出更接近太阳光的光照；毛玻璃通过喷砂技术，使得其表面呈现无数个凸面，起到光线准直的效果，能够使光照均匀分布待测电池片上，且光强稳定性良好。光强传感器设于氙灯灯箱的光出口处，并与氙灯控制单元电性连接，用于实时监测氙灯灯箱出口的光照强度并反馈给氙灯控制单元，由氙灯控制单元根据反馈的光强和预定要达到的光强进行对比，判断是否对氙灯光照进行调整，若需调整则通过调整电压进行光照加强或减弱操作。氙灯预触发模块的电源输入端与电源连接，输出端与氙灯的两电极连接，用于产生高压脉冲电压激活氙灯中的氙气，进而产生所需要的光照。该电源指氙灯控制单元中。风扇安装于所述氙灯灯箱内部，当氙灯预触发模块开始产生高压时，风扇开始转动，能够对氙灯进行冷却，实现对灯箱内部温度的调控，延长氙灯使用寿命及改善灯源稳定性。

在该实施例中，氙灯灯箱固定于待测电池片上方，反光镜设于待测电池片的下方。氙灯经氙灯控制单元触发后开启发光，产生光照，光照经滤光片、毛玻璃将光照均匀分布在电池片上。另外，在电池片下方设有反光镜，反光镜对氙灯产生的光照有较高的反射率，用来反射透过电池片的透射光使之重新作用在待测电池片上，产生二次吸收的过程，使待测电池片能够更好地吸收光照，从而具有更好的测试结果。

作为一种具体的实施方式，上述实施例中的氙灯控制单元包括氙灯电源储能模块和氙灯电源整定模块。氙灯储能模块包括电容器，其功能是对其内部安装的电容器进行充电，并经连接组件将电容器的电压输出到氙灯电源整定模块。氙灯电源整定模块对电压进行调节控制后经连接组件输出给氙灯光学单元中的氙灯预触发模块，预触发模块利用电压将灯管中的惰性气体进行电离，并触发氙灯进行闪光，进而能够对氙灯的光强进行调节。每次氙灯闪光引起的闪光触发都需要整定模块将高压输出给预触发模块，预触发模块再对氙灯中的惰性气体进行电离，并触发其闪光。

作为一种具体的实施方式，上述实施例中的电子负载模块如图3所示，包括负载电源、模拟电源和负载。其中，负载电源和模拟电源均与负载连接，用于为负载提供线性电源。负载电源和模拟电源均为220V/50Hz交流电供电，其中，负载电源用于为负载中的各通道提供线性电源；模拟电源用于为负载中的各类电子器件提供线性电源。负载用于对待测电池片的电性能参数进行测量，以便生成四个象限的IV曲线。负载中的通道具体包括负载通道、电流采集通道、电压采集通道、光强采集通道和温度采集通道。负载通道、电流采集通道和电压采集通道均与待测电池片电性连接，采取四线制接法，其中两根线缆将待测电池片接入电压采集通道，其中两根线缆将待测电池片接入电流采集通道与负载通道，四线制接法能够将电压、电流采集通道进行分离，减少由导线和接触电阻引起的测量误差，负载通道用于对待测电池片进行正向或反向电压扫描；电压采集通道用于对待测电池片的电压信号进行采集；电流采集通道用于对待测电池片的电流信号进行采集；光强采集通道与监视片连接，用于采集监视片传输的光强信号，对标准测试光强进行校准；温度采集通道与监视片连接，用于采集监视片传输的温度信号，对电池片标准测试温度进行校准，同时用于采集红外测温传感器(或红外测温仪)的温度信号，读取待测电池片的温度。监视片设于待测电池片的下方。红外温度传感器设于待测电池片上。另外，上述的负载还包括4个16位高速A/D转换器，用于同时测量电流、电压及两路光强信号。采用具有测量范围数字切换功能的高精度仪表放大器，确保A/D转换器能够匹配不同测量范围。在接到PC端指令后，负载模块的各个通道开始同时进行数据采集，并传输至PC平台，进而生成四个象限的IV曲线。负载还包括一个16位D/A转换器用于负载通道，采用四线技术,能够对待测电池片进行扫描，包括亮场正向扫描、暗场反向扫描、暗场正向扫描，能够为各种测试条件下的串联电阻(Rser)和并联电阻(Rshunt)进行评估。负载采用具有测量范围数字切换功能的高精度仪表放大器，确保D/A转换器能够匹配不同的扫描范围。负载还包括另外一个独立的16位多通道的A/D转换器，能够测量两路监视片温度信号以及两路红外温度信号。监视片中配置为PT100温度传感器，通过连接系统采用三线制接法接至电子负载系统，可测量的温度范围为0℃至60℃，监视片的温度采集能够对标准测试温度(25℃)进行校正。红外温度传感器通过非接触式测量来读取待测电池片表面的温度，可测量的温度范围为-20℃至150℃，分辨率＜0.3℃。

上述实施例中，测量PC组件具体包括计算机硬件和能够实现本实用新型功能的具有分析处理作用的计算机软件。所述测量PC组件用于对电子负载模块传输来的测量数据进行处理，对待测电池片电性能进一步地分析，并生成包括但不限于四个象限IV曲线在内的分析结果，进行存储、显示以及被引用。所述测量PC组件还用于实现人机交互，接收操作人员的操作命令并对测试内容以及测试参数进行相应调整。

通过本实用新型的太阳能电池片IV测试系统，能够实现对太阳能电池片电性能的测量，生成四个象限的IV曲线,包括Q1象限(亮场正向扫描)、Q2象限(暗场正向扫描)、Q3L象限(暗场反向扫描)、Q3H象限(暗场反向扫描)。测量的具体过程和内容包括：

(1)亮场条件下，光源系统得到测量PC系统的指令、电子负载系统的闪光触发信号之后，将氙灯光学系统通电一段时间后关闭。在光源打开后，电子负载系统开始对待测太阳能电池片的电压、电流及光强信号进行同步采集并传输至测量PC系统。可得亮场下的IV曲线，即为Q1象限。

(2)暗场条件下，电子负载在得到PC系统指令后，给待测太阳能电池片施加正向电压，同时电子负载系统对待测太阳能电池片的电压电流信号开始同步采集并传输至测量PC系统,可得Q2象限曲线，能够用来确定并联电阻(Rshunt)。

(3)暗场条件下，电子负载在得到PC系统指令后，给待测太阳能电池片施加反向电压，同时电子负载系统对待测太阳能电池片的电压电流信号开始同步采集并传输至测量PC系统,可得Q3L、Q3H象限曲线，能够为不同测试条件下的串联电阻(Rser)和并联电阻(Rshunt)进行评估。

(4)在测量过程中，电子负载系统同步采集监视片传输的光强信号及温度信号，视片的光强采集能够对标准光照度(1000W/m2)进行校正，监视片的温度采集能够对标准测试温度(25℃)进行校正。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述系统包括：光源组件、电子负载模块、主控组件、待测电池片和监视片；

所述光源组件包括用于提供光照的氙灯光学单元和与所述氙灯光学单元连接并控制所述氙灯光学单元工作的氙灯控制单元；所述氙灯光学单元设于所述待测电池片的上方，所述监视片设于所述待测电池片的下方；

所述电子负载模块与所述光源组件、所述主控组件、所述待测电池片以及所述监视片连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述系统还包括反光镜，所述反光镜设于所述待测电池片的下方。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述氙灯光学单元包括氙灯灯箱、氙灯、滤光片、毛玻璃和氙灯冷却机构；

所述氙灯灯箱为底部设有光出口的箱体结构；所述氙灯设于所述氙灯灯箱内上部，所述滤光片和所述毛玻璃设于所述氙灯灯箱内下部；

所述氙灯冷却机构设于所述氙灯灯箱内部。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述氙灯冷却机构包括风扇，所述风扇与所述氙灯控制单元连接。

5.根据权利要求3所述的太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述氙灯光学单元还包括光强反馈机构，所述光强反馈机构设于所述氙灯灯箱的光出口处，所述光强反馈机构与所述氙灯控制单元连接。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述氙灯控制单元包括氙灯电源储能模块和氙灯电源整定模块；所述氙灯电源储能模块与所述氙灯电源整定模块连接，所述氙灯电源整定模块通过氙灯预触发模块与所述氙灯光学单元中的氙灯连接。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述电子负载模块包括负载组件和为所述负载组件提供电源的电源组件；

所述负载组件包括负载通道、电流采集通道、电压采集通道、光强采集通道和温度采集通道；

所述负载通道、所述电流采集通道和所述电压采集通道均与所述待测电池片连接；

所述光强采集通道和所述温度采集通道均与所述监视片连接。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池片IV测试系统，其特征在于，所述待测电池片上设有温度传感器，所述温度传感器通过所述电子负载模块与所述主控组件连接。

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