太阳能电池的测试课件

3.1太阳模拟器3.1.1概述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。3.1.2太阳辐射的基本特性3.1.2.1几个描述光的物理概念：（1）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。3.1.2.2辐照度及其均匀性对空间应用，规定的标准辐照度为1367w/m2（另一种较早的标准规定为1353w/m2），对地面应用，规定的标准辐照度为1000w/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600~900w/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。3.1.2.3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，原因是这种情况在地面上比较有代表性。

3．2．1辐照不均匀度的检测3．2太阳模拟器某些光学特性的检测辐照不均匀度＝±（最大辐照度－最小辐照度）/（最大辐照度＋最小辐照度）×100％在测量单体电池时，辐照不均匀度应使用不超过待测电池面积1/4的检测电池来检测。在测量组件时，应使用不超过待测组件面积1/10的检测电池来检测。3．3．2辐照不稳定的检测辐照不稳定度＝±（最大辐照度－最小辐照度）/（最大辐照度＋最小辐照度）3．3．3光谱失配误差计算光谱失配误差=式中：

分别是被测电池（T）和标准电池（S）在AM1.5状态下的相对光谱电流，即光谱电流i(λ)与短路电流I之比：(3.3.1)

(3.3.1)

B(λ)－1定义为光谱，它表示太阳模拟器光谱辐照度еsim(λ)和AM1.5的光谱辐照度。еAM1.5(λ)的相对偏差：

即

:3.3.1测试项目3.3.2电性能测试的一般规定标准规定地面标准阳光光谱采用总辐射的AM1.5标准阳光光谱。地面阳光的总辐照度规定为1000w/m2。对定标测试，标准测试温度的允许差为+1C。对非定标准测试。标准测试温度允许差为+2C。如受客观条件所限，只能在非标准条件下进行测试，，则必须将测量结果换算到标准测试条件。标准测试温度规定为25C3.3.3测量仪器与装置（1）标准太阳电池标准太阳电池用于校准测试光源的辐射照度。对AM1.5工作标准太阳电池作定标测试时，用AM1.5二级标准太阳电池校准辐射度。在非定标测试中，一般用AM1.5工作标准辐照度，要求时用AM1.5级标准太阳电池。（2）电压表电压表的精度应不低于0.5级。（3）取样电阻取样电阻的精确度应不低于+0.2%。必须采用四端精密电阻电池短路电流和取样电阻值的乘积应不超过电池开路电压的3%。（4）负载电阻负载电阻应能从零平滑地调节到10K以上。必须有足够的功率容量，以保证在通电测量时不会因发热而影响测量精度。当可变电阻不能满足上述条件时，应采用等效的电子可变负载。

3.3.4从非标准测试条件换算到标准测试条件电流和电压换算公式:当测试温度、辐照度和标准测试条件不一致时，可用以下换算公式校正到标准测试条件：(3.4.1)

3.3.5室外阳光下测试(1)测试场地及周围环境测试场地周围的地面空旷，不遮光。反光及散光的任何物体。测试场地周围地面上应无高反射的物体，如冰雪、白灰和亮沙子等。(2)气候及阳光条件天气及晴朗，太阳周围无云。(3)安装要求被测电池、标准电池应安装在同一平面上，并尽量靠近，测试平面的法线和入射光线的夹角应不大于53.4.2电阻的测量绝缘电阻测量是测量组件输出端和金属基板或框架之间的绝缘电阻。在某些环境试验项目进行前后都需测量绝缘电阻。在测量前先作安全检查，对于已经安装使用的方阵首先应检查对地电位、静电效应，以及金属基板、框架、支架等接地是否良好等，建议最好光用容量足够大的开关设备把待测方阵的输出端短路后再进行测量，可以用普通的兆欧表来测量绝缘电阻，但应选用电压等级大致和待测方阵的开路电压相当的兆欧表。测量绝缘电阻时，大气相对温度应不大于75%。3.5地面用硅太阳电池组件环境试验概况3．5．1温度交变从高温到低温反复交替变化称为温度交变。交变的温度范围规定为—40+3~+35+2C。凡用钢化玻璃为盖板的组件应交变200次，用优质玻璃作盖板的组件应交变50次。在进行每项试验前后均应测量电性能参数，并观察试验后外表有列异常.3．5．2高温贮存地面用太阳电池组件应放在85+2C的高温环境下存贮16小时。3．5．3低温贮存地面用太阳电池组件应放在—40+3C的低温环境下贮存16小时。3．5．4恒定湿热贮存地面用太阳组件应放应相对湿度为90~95%，温度为40+2C