使用测试仪器测量太阳能电池的功率输出

序言

太阳能产业的成长增加了对太阳能电池(及太阳能模组)测试和测量解决方案的需求，而且随着太阳能电池尺寸的增大和效率的提高，电池测试需要运用更大的电流和更高的功率水平，这就要求采用更加灵活的测试设备

典型测量

测试较小的单个电池时，这些最大电流和功率是可接受的，但是随着电池技术向更高的效率、更大的电流密度和更大的电池尺寸推进，电池的功率输出将很快会超出这些四象限电源的最大额定值太阳能模组的输出通常会超过50W,而且可能会爬升至300W或更高，这意味着许多针对模组的测试都无法使用四象限电源来完成

在这些情况下，工程师应当借助于现成的电子负载、直流电源、DMM和数据采集设备，包括温度测量、扫描、转换和数据记录设备，以便在宽泛的操作范围内灵活地进行独特的测试，并且达到预期的测试精度例如，可以使用数据采集系统来扫描环境和待测器件的温度，已校准的参考电池的电压，以及在测试中需要捕获的各种其他测试参数

太阳能电池测量通常包括以下关键参数。

开路电压(Voc)――电流为零时的电池电压。

短路电流(Isc)――负载电阻为零时的电池电流。

电池的最大功率输出(Pmax)――电池产生最大功率时的电压和电流点。I-V 曲线上的 Pmax 点通常指最大功率点(MPP)。

Pmax 电压(Vmax)――Pmax 时的电池电压。

Pmax 电流(Imax)――Pmax 时的电池电流。

现在，太阳能电池测试解决方案主要有两种形式：完整的交钥匙系统和通用的测试仪器如果需要在太阳能电池最大输出功率时进行测试，许多研究实验室都具备低功耗四象限电源。

器件的转换效率(η)――在太阳能电池连接至电路时，转换(从光能转换为电能)和收集的功率百分比。η 的计算方法为：最大功率点 Pmax 除以标准测试条件(STC)下的输入光辐照度(E,单位：W/m2)和太阳能电池表面积(Ac,单位：平方米)。

· 占空因数(FF)――最大功率点 Pmax 除以开路电压(Voc)和短路电流(Isc)

· 电池二极管性能

· 电池串联电阻

· 电池并联电阻

图 1:太阳能电池的电流电压曲线图

图中文字中英对照：

常用解决方案

目前，太阳能电池测试解决方案分为两大类：成套系统和通用测试仪器。成套系统适用于验证和制造测试阶段。这些系统可以确保测试的可重复性，因为它们经过编程，可对太阳能电池进行一系列电池测试。

研究人员通常会使用半导体设计实验室中的通用测试仪器。他们使用半导体器件参数分析仪测量二极管器件特性，使用 LCR 测量计(电感电容电阻测量计)测量材料/器件的电感、电容和电阻。