光伏器件的测试

光伏器件的测试仲玉泉2011.05.19太阳电池作为一种半导体器件，其主要参数是光电转换效率。太阳电池的测试主要是测量其光电转换效率及与之相关的物理参数，涉及对入射光源的测试和太阳电池输出特性的测试两个方面。一、入射光源1.太阳常数S0=1368W/㎡太阳常数和大气质量是描述太阳辐射与大气吸收情况的物理量。2.太阳光谱太阳辐射的波长包含从0.14~4μm的波段范围3.大气质量大气质量（AM）－太阳光线通过大气层的路程与太阳在天顶时太阳光线通过大气的路程之比AM0—大气质量为零，地球大气层外AM1—太阳入射角为0AM1.5—太阳入射角为48.2°AM0AM1二、标准测试条件和标准太阳电池1.标准测试条件测量太阳电池和组件的光伏性能，是在稳定的自然光和模拟太阳光下，在恒定温度下，描绘其输出电流-电压特性曲线，同时测定入射光的辐照度以计算电池的光电转换效率。地面用太阳电池的标准测试条件为：测试温度：25+2℃光源光谱辐照度:1000W/m并具有标准的AM1.5太阳光谱辐照度分布。-22.标准太阳电池由于太阳电池的响应与入射光的波长有关，入射光的光谱分布将严重影响所测的电池性能。自然阳光的光谱分布因地理位置，气候，季节和时间而异。太阳光谱器的光谱分布则随其类型及工作状态而不同。如果采用对光谱无选择性的热电堆型辐射计来测量辐照度，由于光谱分布的改变，必然会对转换效率带来百分之几的误差。为了减少这种误差，需选用具有与被测电池具有基本相同光谱响应的标准太阳电池来测量光源的辐照度。这个标准太阳电池的短路电流与待测光源辐照度的关系称为标定值，其单位是A·W·m。-12为保证标准太阳电池与被测太阳电池具有相同的光谱响应特性，所选的用作标定的太阳电池必须与被测太阳电池具有相同的材料，有相同的电池结构并且用相同的工艺条件制作。简单的说，在太阳能电池分析测试过程中，采用标准太阳电池来校准光源的绝对光照强度，从而计算出被测太阳能电池的光电转换效率，进而进行分析对比。尤其是测试太阳能电池I-V特性时，通常采用标准太阳电池对太阳模拟器的光照强度进行标定。三、光伏器件的基本测量1.光伏电流-电压特性的测量在上图中，改变R得到负载的伏安特性曲线（如图2），当R=Rm时P=Pm为最大功率，Pm=ImVm，填充因子为：2.光谱响应的测试太阳电池绝对光谱响应定义为：单位辐照度产生的光电流与入射光波长的关系。它实际上反映的是入射光子被电池吸收后所能产生的电子——空穴对并形成光电流的能力，因此从这个意义上讲太阳电池的光谱响应也可以称为量子效率。如果太阳电池的绝对光谱响应为Sα（λ）（单位为A/W），F（λ）为标准光谱辐照度分布数据，单位为W·m·μm。则标准条件下太阳电池的短路电流为：-2-1Isc上式中积分的上下限分别取最短和最长的波长。2.光谱响应的测试太阳电池相对光谱响应的测量是用其响应范围内一系列不同波长的单色光照射器件并在每一波长下测量其短路电流密度和辐照度得到。j’SCS’r(λ)jSC标准太阳电池相对光谱响应（已知）被测太阳电池短路电流密度标准太阳电池短路电流密度太阳电池相对光谱响应是将绝对光谱响应的最大值进行归一化得到的曲线。光谱响应测试原理图3.温度系数的测试太阳电池电性能参数随环境温度而改变。太阳电池短路电流温度系数αc，开路电压温度系数γc，最大功率温度系数βc测试方法：用标准太阳电池调整光源使之稳定于标准辐照度下，将被测太阳电池置于温控部件上，将其温度稳定在最低和最高范围内，间隔10℃测量一次I-V曲线。在以上I-V曲线上取出短路电流，开路电压，最大功率，分别作出与温度的函数曲线，其斜率就是相应温度系数。