光伏组件测试仪内部培训

1、组件测试仪组件测试仪QS540-LA 新能源事业处 大陆新能源客服部 2012.6 SCHMIDT INTERNATIONAL TRADING SST New Energy Dept. 1. 组件测试仪组成，工作原理介绍(30min) 2. 组件测试仪安装调试(60min) 硬件安装，软件安装 Generator电压调节,光强设定， Electronic Unit偏压调节 不均匀性测试 External Database，Access表格设定及相关操作 Quichsun 软件设定 设备校准 相关附属设施的安装（条码打印机，BarcodeScanner ） 3. 日常维护保养(10min) 4.

2、 常见问题处理(20min) 培训内容 SST New Energy Dept. 组件测试仪组成，工作原理介绍 太阳模拟器是用来模拟太阳光的设备,在光伏领域里,再配以电 子负载,数据采集和计算等设备,可以用来测试光伏器件(包括太阳 电池片,太阳电池组件等)的电性能,如Pmax, Imax, Vmax, Isc, Voc, FF,Eff, Rs, Rsh 以及I-V 曲线等.这些参数不仅能够从一定程度上 反应出电池的性能,也关系到电池最后出厂的等级和价格.因此,一 台可靠的太阳模拟器,不仅对生产工艺有参考意义,更关系到产品 的品质和制造厂商的利润和信誉. 对于光伏性能测试,可用的商业化太阳模拟器

3、有两类,一类是 稳态模拟器(例如虑光氙灯,双色虑光钨灯-ELH 灯或改进的汞灯), 这类模拟器适用于单体电池和小尺寸组件的测试.另一类是脉冲 模拟器,由一个或者两个长弧氙灯组成,这类模拟器由于在大面积 范围内辐射度均匀性好,能够更好地适应于大尺寸组件的测试.这 类模拟器的另外一个优点是,被测电池热输入可以忽略,这样在测 试时被测点出与环境测试温度保持一致,而环境温度是可以很容 易精确测量的.脉冲发生网络,数据采集和处理系统通常做为模拟 器的部件提供. SST New Energy Dept. 太阳电池是将太阳能转变成电能的半导体器件，从应用和研究的角度来考虑， 其光电转换效率、输出伏安特性曲线

4、及参数是必须测量的，而这种测量必须 在规定的标准太阳光下进行才有参考意义。如果测试光源的特性和太阳光相 差很远，则测得的数据不能代表它在太阳光下使用时的真实情况，甚至也无 法换算到真实的情况，考虑到太阳光本身随时间、地点而变化，因此必须规 定一种标准阳光条件，才能使测量结果既能彼此进行相对比较，又能根据标 准阳光下的测试数据估算出实际应用时太阳电池的性能参数。 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. 太阳辐射的基本特性太阳辐射的基本特性 几个描述光的物理概念： （1）发光强度）发光强度 按照1979年第16届国防计量会议（CGPN）确定，以坎德拉（cd）为发光强

5、度 的计量单位。坎德拉是一光源在给定的方向上的光强度，该光源发出频率为 5401012Hz的光学辐射，且在此方向上的辐射强度为1/683WSr-1 （2）光通量）光通量 光通量的单位是流明（lm），它用来计量所发出的总光量，发光强度为1cd的 点光源，向周围空间均匀发出4流明的光能量。 （3）光强度）光强度 指照射于一表面的光强度，它用勒克斯（lx）作为单位，当1lm光通量的光强射到 1m2面积上时，该面积所受的光照度（简称照度）就是1lx。 （4）辐射度）辐射度 通常称为光强，即入射到单位面积上的光功率，单位是W/m2或mw/cm2。 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energ

6、y Dept. 模拟器要求模拟器要求 1.总辐照度 模拟器必须能够在测试平面上达到1000W/平方米的标准辐照度(用标准电池 测量),并根据需要可对辐照度在标准辐照度值上下进行一定的调节. 2.光谱匹配 模拟器光谱辐照度分布应与标准光谱辐照度分布匹配.等级A 的匹配度在 0.751.25,等级B的匹配度在0.61.4,等级C 的匹配度在0.42.0 3.均匀度 在测试平面上,指定测试区域内的辐照度应该达到一定的均匀度,辐照度用合 适的探测器量测.等级A 的辐照均匀度=+/-2%,等级B 的辐照均匀度=+/-5%, 等级C 的辐照均匀度=+/-10%. 对于单体电池和电池串的测试,探测器最大尺寸

7、应小于电池最小尺寸的一半. 对于组件,探测器尺寸应不大于组件中单体电池的尺寸. 不均匀度=+/-(最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度)*100%其 中,最大辐照度和最小辐照度是指在指定范围内探测器在任意指定点的测量 值. 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. 4.辐照稳定度 数据采集期间,辐照度应该具有一定的稳定度.等级A 的稳定度在=+/- 2%,等级B 的稳定度在=+/-5%,等级C 的稳定度在=+/-10%, 辐照不稳定度=+/-(最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照 度)*100%其中,最大辐照度和最小辐照度是数据采集期间在

8、测试平面 内探测器在任意指定点的测量值. 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. 太阳模拟器评定标准：太阳模拟器评定标准： 1.光谱匹配 光谱匹配标准规定了太阳模拟器在六个光谱范围内的积分百分比，太阳模 拟器的光谱偏差必须在相应的标准规定的范围内。A 类标准规定在75%到 125%之间。 为了是太阳模拟器光谱匹配达到相应的标准，可以采用合适的滤光片，合 适的滤光片可以将没有经过任何处理的灯光重新进行整合，改变其光谱分 布，达到相应的标准要求。 2.辐射空间均匀性 对于太阳模拟器来说，工作区域辐射均匀性是最难实现的。辐射不均匀就 有可能导致得出错误的太阳能电池效率

9、，影响太阳能电池的封装。A 类太 阳模拟器将这中影响降低到了最小，辐射均匀性严格控制在2%以内。 3.时间稳定性 太阳模拟器输出光的时间稳定性是为了保证光强的波动不会影响太阳能电 池效率的测量。光密度控制系统可以将太阳模拟器的光强波动控制在1%以 内，即使没有光密度控制系统，同样可以达到相应的标准。 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. 太阳模拟器关键组成：太阳模拟器关键组成： 1. 光室 光室为氙灯提供了一个安全的空间，在光室里面有安全自锁系统，用来保证 操作的安全性和系统的安全。积分器风扇和滤光片风扇用来保证光学器件的 正常运转，并维持光室的温度。 2.

10、快门 在太阳模拟器内部有一个稳定的快门，用来控制工作环境，该快门可以实现 1000000 次开关，实际工作中甚至更多。该快门开关时间只用200ms，可以 通过接触控制、逻辑输入控制，也可以通过按钮开关进行直接控制。 3. 氙灯 采用连续发光系统，从而避免了脉冲式氙灯光源受到太阳能电池材料响应时 间的限制，氙灯为无臭氧短弧氙灯。 4. 1.5G 滤光片 同时采用1.5G 滤光片和氙灯就可达到A 类太阳模拟器标准。 5. 电源 高品质电源可以为氙灯提供稳定的功率，并且可以检测氙灯的寿命。当氙灯 寿命接近结束的时候，建议更换氙灯，否则将有可能会影响光谱特性。本标 准规定了AM0 和AM1.5 太阳光

11、谱辐照度分布的太阳模拟器的通用技术要求 及其级别和类别的划分。 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. 标准测试条件标准测试条件 AM1.5 太阳光谱条件AM1.5 照1000w/m2 25室温 组件测试仪组成，工作原理介绍 标准地面阳光条件具有1000 w/m2的辐照度，AM1.5的太阳光谱以及足够好的 均匀性和稳定性，这样的标准阳光在室外能找到的机会很少，而太阳电池又必 须在这种条件下测量，因此，唯一的办法是用人造光源来模拟太阳光，即所谓 太阳模拟器。 SST New Energy Dept. 辐照度及其均匀性辐照度及其均匀性 对空间应用，规定的标准辐照度为

12、1367w/m2（另一种较早的标准规定为1353 w/m2），对地面应用，规定的标准辐照度为1000 w/m2。实际上地面阳光和很多 复杂因素有关，这一数值仅在特定的时间及理想的气候和地理条件下才能获得。 地面上比较常见的辐射照度是在600900 w/m2范围内，除了辐照度数值范围以 外，太阳辐射的特点之一是其均匀性，这种均匀性保证了同一太阳电池方阵上各 点的辐照度相同。 光谱分布光谱分布 太阳电池对不同波长的光具有不同的响应，就是说辐照度相同而光谱成分不 同的光照射到同一太阳电池上，其效果是不同的，太阳光是各种波长的复合光， 它所含的光谱成分组成光谱分布曲线，而且其光谱分布也随地点、时间及其

13、它条 件的差异而不同，在大气层外情况很单纯，太阳光谱几乎相当于6000K的黑体辐 射光谱，称为AMO光谱。在地面上，由于太阳光透过大气层后被吸收掉一部分， 这种吸收和大气层的厚度及组成有关，因此是选择性吸收，结果导致非常复杂的 光谱分布。而且随着太阳天顶角的变化，阳光透射的途径不同吸收情况也不同。 所以地面阳光的光谱随时都在变化。因此从测试的角度来考虑，需要规定一个标 准的地面太阳光谱分布。目前国内外的标准都规定，在晴朗的气候条件下，当太 阳透过大气层到达地面所经过的路程为大气层厚度的1.5倍时，其光谱为标准地 面太阳光谱，简称AM1.5标准太阳光谱。此时太阳的天顶角为48.19，原因是这 种

14、情况在地面上比较有代表性。 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. Color Temperature 色温色温 色温表示光源光谱质量最通用的指标。色温是按绝对黑体来定义的， 光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度 就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说 要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比 例增加，通常称为“冷光”。 一些常用光源的色温为： 标准烛光为1930K（开尔文温度单位）； 钨丝灯为2760-2900K； 荧光灯为3000K； 太阳表面为5762K； Xe燈为6000K； 蓝天为120

15、00-18000K。 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. 标准光源标准光源 如果能夠得到與標準太陽光譜一致的並且光照強又可以任意改變 的人工光源當然是最想的太陽能電池的測試光源，但是目前而言還是 很困難的，只能在某些方面滿足要求。 現在用當作測用照明光源主要採用Xe燈光源以及充氣鎢燈泡 （A光源）等。其餘的所謂B、C、D光源都是由A光源加上同的光學 光片組合而成，從而改變色溫。 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. XeXe灯作为灯作为测光源测光源 Xe燈作爲測光源有以下特徵： 1、色溫爲6000K，與太陽表面溫(5762K

16、)非常接近 2、高，用適當的光學裝置就可以得到平性很好的光束；但是，Xe 燈也有足之處，主要是在近紅外區域（800-1000nm）存在著較強的光 谱能，必須要進修正。 组件测试仪组成，工作原理介绍 SST New Energy Dept. 组件测试仪组成，工作原理介绍 生产特性 180 块/小时 最大可是组件尺寸 1350mm2100mm QS-540LA PV Module Simulator 达到并超过IEC60904-9/JIS8912 的A级标准： Class A: 光谱匹配+/-25% Class A: 照均匀性+/-2% Class A: 光照稳定 Current + Thick

17、Black - Bias - Thin Red - Voltage + Thin Black - Voltage - and check that the switch below voltage connectors is on 4-wire. Adjust the bias potentiometer to roughly 0.80V (dial at 80, whole number at 0). SST New Energy Dept. Generator电压调节电压调节,光强设定光强设定 组件测试仪的安装调试 Test sensor 关掉所有灯,然后依次从1#灯开启, 测试单个灯光强

18、 计算出适合的光强值 调整generator电压,使每个灯的光强与设定的值一样, (误差控制在+/-0.02内) SST New Energy Dept. Electronic Unit偏压调节偏压调节 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. Electronic Unit偏压调节偏压调节 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. 不均匀性测试 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. 组件测试仪的安装调试 不均匀性测试 Selecting the Measurement|Flash Control menu item in

19、the Main window opens up the Flash Control dialog which is used for troubleshooting, e.g. when there are lamp heads that dont flash or flashes are small compared to the other flashes. The main use for the dialog is to change the reference values of the pulses after the generator voltages have been c

20、hanged because of too large non-uniformity. SST New Energy Dept. External Database，Access表格设定及相关操作 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. External Database，Access表格设定及相关操作 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. External Database，Access表格设定及相关操作 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. External Database，Access表格设定及相关操作 组件测

21、试仪的安装调试 SST New Energy Dept. Quichsun 软件设定及校准软件设定及校准 组件测试仪的安装调试 (参考附件参考附件manual) SST New Energy Dept. 短路电流（短路电流（Isc）：）： 理想情况下，等于光生电流IL。 影响因素：面积、光强、温度 125太阳电池 5A左右 156太阳电池 8A左右 开路电压（开路电压（Voc）：影响因素：光强、温度、材料特性 晶体硅太阳电池 600mV左右 填充因子（填充因子（FF）： 最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比 FF=Pm/VOCISC=VmIm/VOCISC 影响因素：串联电阻、并联电阻 转

22、换效率（转换效率（）： Pin VmIm 太阳电池电性能参数太阳电池电性能参数 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. 一个测量员的操作习惯，可能将组件的测量误差单向地增加。比如，习惯 于将组件在恒温区内存储很短的时间，或者摆放组件的位置总是偏向一个 方向等等。 需要注意的一些操作习惯还包括，不经常校对太阳模拟器的辐照度，不注 意测试室内温度的变化，标准组件保管不当或者不进行自校准，标准组件 在太阳模拟器上摆放的位置与被测量组件在太阳模拟器上摆放的位置不重 合，或者使用与被测量组件不同尺寸的标准组件校准太阳模拟器。 对于某些太阳电池组件测试设备，例如具有必须使用功率“校

23、准”的测量 系统，使用与被测量组件功率差别比较大的标准组件校准，或者仅仅调整 某一个参数如开路电压进行修正，或者标准组件短路电流与被测量组件短 路电流之间的差别比较大，都可能引入比较大的误差。 测量误差的产生测量误差的产生 组件测试仪的安装调试 测量系统的误差依赖于数据采集器的位数。通常组件测量系统使用并行测量系统的误差依赖于数据采集器的位数。通常组件测量系统使用并行4 通道通道12 位分辨率数据采集器，理论上可以达到的满量程系统误差小于位分辨率数据采集器，理论上可以达到的满量程系统误差小于 0.025%。所以测量系统误差从来都不是组件测量误差的主要来源。所以测量系统误差从来都不是组件测量误差

24、的主要来源。 SST New Energy Dept. 目前，测量组件甚至太阳电池，都使用闪光模拟器，因为稳态模拟器所产生 的热量对于测量的影响几乎无法消除，特别是对于大面积的测量。 使用闪光模拟器，就代表着没有稳定的光辐照度。为了解决这个问题，实际 测量是采用同步测量然后光辐照度修正的方法，也就是同时采样太阳电池组 件的电压、电流和参考太阳电池的短路电流，然后将参考太阳电池标定的光 辐照度归一化到标准光辐照度，得到的修正系数修正被测组件的电流。 在高于80%标准光辐照度的水平，太阳电池的开路电压几乎不随光辐照度的 增加而增加，所以一般不对开路电压进行修正。 太阳模拟器的光源，一般使用氙灯。在

25、人造光源中，虽然氙灯光源光谱分布 与太阳光的光谱分布最接近，如图1 所示，也存在着很大的差别，其中紫外 和红外部分都明显偏强。而且氙灯的光谱分布随总辐射能量的变化而变化。 即使相同的总辐射能量，氙灯的老化也使发光光谱发生变化。这也给测量代 来了随机误差。 测量误差的产生测量误差的产生 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. 概念讨论：概念讨论： 误差：误差：与此对应的英文单词应该是error。泛泛地谈论误差，仅仅是要表示存在着过失， 而不是明确过失的方式和大小。 容差：容差：在组件的参数中更多地代表测量值与额定值之间的差别。例如额定为180W 的组 件，可能包括测量值为

26、175W185W 的组件功率范围。与此对应的英文单词应该是 Tolerance。容差的大小，并不代表测量值的准确程度。而且，对于组件的串联组合，真 正有意义的是额定工作电流的一致性。 精度（精度（repeatability precision）：是指多次测量的重复性。精度的大小不能完全代表测 量结果的准确与否。 偏差：更准确地是偏差：更准确地是“标准偏差标准偏差”，英文表述为“standard deviation”。 n 次测量的标准偏 差的数学表达式如下： 其中i l 为每一个单次测量的值。这个值代表着，在剔除系统误差后，单次测量的随机误 差在的范围内的概率（置信度）为68%。在太阳电池和组

27、件的测量中，我们一般选 用的误差的区间为2。 组件测试仪的安装调试 SST New Energy Dept. 相关附属设施的安装（条码打印机，相关附属设施的安装（条码打印机，BarcodeScanner ） 组件测试仪的安装调试 QS随机附带BarcodeScanner 通用驱动程序 其他附属设施用其自带的安装程序进行安装 SST New Energy Dept. 组件测试仪的日常维护保养 Once / shift Monitor cell calibration for the calibration modules that are going to be used as irradian

28、ce reference during the following shift. (See QuickSun Users Guide) Once / week Cleaning of test level glass. Normal window cleaning agent can be used. Excessive amounts of liquid should be avoided. In a dusty / dirty environment, the cleaning of test level should be more frequent. Once / 2 weeks Ir

29、radiance non-uniformity verification, and if theres need, irradiance non- uniformity tuning. (See Flash System Guide) SST New Energy Dept. Once / year Cleaning of spectral filters from dust. If there is dust accumulation on top of the spectral filters on the lamp heads, the dust should be removed wi

30、th pressurized air. Preferably, this should be done without removing the filters from the lamp heads. If this is not possible, the filters may be removed, but care should be taken as the filters are fragile. Cleaning of Air Purifier dust filter. The ozone filter inside the Air Purifier does not need replacement, but pre-filter should be cleansed of accumulated dust either with vacuuming or with pressurized air. (S