[发明专利]基于LabVIEW的太阳能电池及组件测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体材料检测系统，特别涉及一种基于LabVIEW的太阳能电池及组件测试系统。

背景技术

太阳能发电已成为新能源产业重要的方面之一。而太阳能电池是实现光电转换的最重要器件，其性能直接影响着太阳能发电系统的效率。因此，对太阳能电池的质量检测就显得尤为重要，需要建立一套能在较短时间内测出太阳能电池及组件的开路电压、短路电流及最大功率点，并能自动绘出其I-V特性曲线和计算出填充因子等表征太阳能电池性能优劣的参数的自动化测试系统。然而，目前国内外市场上使用的太阳能电池测试系统存在着以下问题：1）直接将太阳能电池与负载电阻相连接，通过改变负载电阻的阻值，得到太阳能电池的I-V特性。但实际电路中存在内阻，使得太阳能电池无法达到完全短路状态，因而该测试系统不能得到完整的太阳能电池I-V特性曲线。2）当采用可变功率电阻器作为太阳能电池的负载时，每次测量太阳能电池的I-V特性曲线都需要多次手动调节电阻阻值，导致测量数据点十分有限，且人为误差因素较高，费时费力。3）当采用可变电子负载作为太阳能电池的负载时，测试系统需要包括可变电子负载的主电路、驱动电路、采样电路、控制电路、通讯模块及保护电路等。造成系统硬件结构十分复杂，成本高，体积、质量庞大，不能满足现场测试条件的需要。4）测试系统不能实现多种测试环境（环境温度、光照强度）下太阳能电池性能的转换，因此只能在标准测试条件下测试待测太阳能电池的伏安特性，不能满足任意测试环境下现场测试的条件；使得测试系统中还应包含模拟标准条件下的光源器件，此模拟光源不仅会造成光谱等参数与真实的标准光源失配，而且增加了成本。5）由于数据采集单元本身的限制导致太阳能电池伏安特性曲线中测量点分辨率低、间隔较大，造成测试精度不高。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于LabVIEW的太阳能电池及组件测试系统，结构简单，测试精度高，能得到待测太阳能电池完整的I-V特性曲线，满足现场测试条件的要求。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于LabVIEW的太阳能电池及组件测试系统，包括数据采集卡，数据采集卡与采样电阻相连接，采样电阻的一端分别与数据采集卡模拟输出端口中的一个端口和数据采集卡模拟输入端口中的一个端口相连接，采样电阻的另一端与数据采集卡输入端口中的另一个端口相接；数据采集卡的另外两个模拟输入端口分别与日照传感器的两端相连接；数据采集卡与计算机测试平台通过安装驱动程序后，经USB接口连接。

该测试系统还包括温度计，用于测试环境温度，提供测试现场的温度值。

计算机测试平台用于控制测试系统向待测太阳能电池及组件负载输出模拟电压，用于控制测试系统采集负载两端电压、电流信号，用于实时显示并保存实测环境下待测太阳能电池及组件负载的电压、电流数据，用于将实测数据转换至标准条件下并最终给出标准条件下I-V特性及曲线。

本发明测试系统具有如下优点：

1)采用基于惠斯通电桥的补偿法测试太阳能电池的负载特性，可真正实现负载由零向无穷大的变化过程，进而得到完整的太阳能电池I-V特性曲线。

2）采用数据采集卡模拟输出电压信号的功能来模拟可变负载。由于数据采集卡的采样频率和数据精度高，且测试过程通过LabVIEW软件控制，可消除人为因素的干扰。

3）由于本系统可在几秒钟内完成向待测太阳能电池外电路模拟电压信号的输出和数据采集的任务，近似可认为太阳光照没有发生变化，因而可以满足现场测试的要求。

4）利用硅用太阳能电池的工程数学模型将实测环境下的数据向标准条件转化，并通过LabVIEW调用Matlab软件实现此功能，因而使得现场测试具有意义。

5）在现场测试条件下可省去模拟标准光源的器件，因而不存在光谱失配的问题，也节约了系统的成本。

附图说明

图1是本发明太阳能电池测试系统一种实施例的结构示意图。

图2是本发明太阳能电池测试系统的流程图。

图3是采用本发明测试系统对太阳能电池进行测试得到的电压变化曲线图。

图4是采用本发明测试系统对太阳能电池进行测试得到的电流变化曲线图。

图5是本发明测试系统对图3和图4所述太阳能电池进行测试后，将该太阳能电池参数自动转换到标准条件下并绘制的特性曲线与采用现有测试系统对该太阳能电池进行测试后在标准条件下绘制的特性曲线的对比图。