太阳能电池iv曲线详解_太阳能电池测试中电子负载的应用

随着太阳能产业的发展需求日益增长促使研发出更多样化的高效电池检测与评估方案

作为一种"取之不尽"的清洁能源，在现代生活中得到了广泛应用。它具备高效利用、安全可靠以及环保节能等特点，在全球范围内得到了广泛的推广与应用。例如，在建筑领域中被广泛应用于太阳能热水器系统，在工业生产中则主要采用家用太阳能空调以及太阳能照明设备等技术手段进行应用。其中一种将太阳光能转换为电能并存储起来的设备不仅能够有效提高能源利用率还能显著减少对传统化石能源的依赖程度。

太阳普照大地,不受任何地理区域的限制,无论是陆地还是海洋,亦或是高山与岛屿,无处不在.这些地方均可直接进行开发与应用,无需开采或运输过程.而太阳能电池则可以直接将太阳能转换为电能.

(2)太阳辐射能作为一种清洁能源用于发电相较于火电与水电而言既不造成环境污染也不阻碍河流运行是一种最清洁的能源资源在环境污染与水资源短缺日益严峻的趋势下这一优势极为重要而太阳能电池则可有效地将太阳辐射能转化为电能予以存储

年均照射到地球表面的太阳能辐射约相当于130万亿吨煤的能量含量水平,这构成了世界上目前最大的可开发能源资源总量,并为太阳能电池系统提供了充足的能源动力

根据当前计算得出的数据，在考虑太阳核能产生速率的基础上进行估算后发现, 氢元素储存量足以支撑上十亿年的存在, 而地球本身的生命大约有几十亿年. 从这一角度来看, 可以认为太阳的能量极其丰富, 这为太阳能电池的发展提供了广阔的前景与长远的支持.

随着太阳能产业的发展带来的就是对相关测试技术的需求不断增加，并且由于太阳能电池在规模上扩大以及性能上的提升，在进行电池测试时必须需要更高水平的技术支持

通常需要测量太阳能电池的几项关键参数，这些参数主要是：

●开路电压。在电流等于0时的电池电压。

●短路电流。当负载电阻等于0时，从电池流出的电流。

●电池的最大功率输出。电池输出最大功率时的电压值和电流值。

●电池的电压值。

●电池的电流值。

● 电池串联电阻。

● 电池旁路电阻(或并联电阻)。

常见解决方案

目前

如果需要在光伏电池的最大输出功率点进行测试，则许多研究实验室都配备了具有低功耗特性的四象限稳压器（通常被缩称为SMU），并主要功能包括

● 提供精确的正电压和负电压(“提供”也可称为“施加”)。

● 提供精确的正向和反向电流(提供反向电流也被称为电流流入到电源中)。

● 精确地测量待测器件(DUT)的电压和电流(测量也被称为检测)。

大多数高精度四象限电源都只能提供3A的电流或20W的连续功率。

对于较小容量的单独电池而言，在进行测试时这些最高电流值及功率水平是可以接受的。然而，在随着技术的进步使得效率提高、电流密度增加以及电池尺寸扩大后不久的情况下，则会导致最大输出功率很快就会达到甚至超越这些四象限电源的最大额定值。太阳能组件通常能够达到甚至超过50瓦特，并且可能进一步提升至300瓦特及以上以上，在这种情况下，则意味着针对组件的各种测试方案都无法依靠四象限电源来实现

当遇到这种情形时

对于太阳能电池的测试，一般标准的电子负载就可用于测试太阳能电池。

由于太阳能电池板会产生电能，在对太阳能电池板施加电压时会形成特定的工作状态。在此状态下电路中会形成正极性电压，并且此时电路中会形成反向电流（就其端子而言）。这表明，在这种情况下，四象限电源检测到的是反向电流。在这种情况下，则可将四象限电源称为'逆向供能装置'。

在电学领域中，在两端施加正电压且电流从其一侧流入时（即反向电流），这样的仪器被定义为电子负载。由此可见，在通常情况下，在太阳照射下且太阳能电池能够产生能量的情况下进行的太阳能电池测试中，四象限电源实际上承担着电子负载的功能。

其主要优势在于支持多种电流和功率水平的应用场景。通过提供额定50瓦到数千瓦不等的高功率能力，并能轻松应对四象限电源系统中的3安培、20瓦的挑战。

该设备可操作于以下四种运行模式：额定电压（即常闭电路）、额定电流（即限流电路）、固定电阻以及固定功率，在此过程中持续对太阳能电池组件施加特定的工作条件。例如，在采用额定电压运行模式时（即恒压模式），该设备可通过调节通过自身的电流大小来维持两端电压稳定；而在采用额定电流运行方式时，则能保持两端电阻不变；固定电阻条件下则能实现精确控制；最后一种固定功率运行方式则能实现效率优化与能量平衡管理等多重功能特点。基于这一特性，在研究太阳能电池输出特性时通常会选择额定电压运行模式（即采用常开电路方式）作为基准条件；随后可测量对应的输出电流值（如图1所示展示了典型结果）。

图1

其他模式下，在电子负载中同样可以通过调节自身所经过的电流进而调整其电压值或功率值（如图2、图3、图4所示）。

一些负载（例如费思科技的FT6600A系列）具备快速执行一连串CV定位点的能力，并可于CV模式下用于扫描输出电压。同时具备将太阳能电池输出至负载区内的电流波形数字化的能力，并如同示波器捕捉曲线的形式。

费思FT6600A具备长时间测试记录的能力，并能完成太阳能电池的各项性能测试；其包括充放电测试记录、内阻计算以及容量计算等功能; 电子负载系统配备强大的程序控制能力和人机交互界面，在实际应用中通常会集成彩色图形显示界面并支持GPIB接口配置

图5 FT6600A系列多通道可编程直流电子负载

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