[发明专利]一种太阳电池片检测系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池检测领域，具体涉及一种太阳电池片检测系统及其检测方法。

背景技术

太阳电池检测在太阳电池的研发，生产和销售中都有重要作用，而电性能的测量结果是对太阳电池进行分类的标准，也是太阳电池进入销售领域定价的依据。

在太阳电池工业生产领域，通过太阳电池片检测系统对太阳电池进行电性能测试，并根据测试结果对太阳电池进行分类。工业用太阳电池片检测系统一般仅有IV曲线测试功能，少部分集成暗电流曲线测试功能，另外，在检测和研究太阳电池生产工艺时，也会用到Suns-Voc测试仪和光谱响应测试仪，但是这两种测试仪均为独立测试仪，且在工业现场达不到其使用和操作条件，仅在实验室内工艺研究等场合使用。

太阳电池的IV测试是指使用太阳电池片检测系统模拟太阳光，照射在待测太阳电池上，通过一定的电路来检测太阳电池的IV特性，并形成IV曲线。通过IV曲线，可以使用一定的算法进行开路电压Voc、短路电流Isc、最佳工作电压Vm、最佳工作电流Im、最大功率Pmax、填充因子FF、串联电阻Rs、并联电阻Rsh、电池效率η等参数的计算。

暗电流是指在没有光照的条件下，给PN结加反偏电压而产生的电流。暗电流曲线是指在太阳电池两极加上一系列不同的反偏电压，测量不同反偏电压下的暗电流值，该暗电流值随反偏电压的变化曲线即为暗电流曲线。

对太阳电池来说，暗电流包括反向饱和电流、薄层漏电流和体漏电流。对太阳电池的暗电流进行监控可以了解太阳电池生产工艺中的问题来源，从而进行改进，提高生产效率。

太阳电池的光谱响应是指单位辐射通量的不同波长的光照射在太阳电池上产生不同的短路电流随波长的变化关系，是表征太阳电池性能的一个重要参量。在实际应用中，太阳电池光谱响应的测定都是使用专用仪器，在同等条件下，仅改变光源的波长分布，测定不同波长下太阳电池的短路电流值，然后进行相应的处理，即可得到太阳电池的光谱响应，根据光谱响应、量子效率与波长三者之间的关系，即可计算得到太阳电池的量子效率随波长变化曲线。

高效、精确地检测太阳电池的电性能及光谱响应为改进太阳电池生产工艺、提高太阳电池生产效率创造了可能性。

对太阳电池来说，串联电阻Rs是一个非常重要的参数，严重影响了太阳电池的输出功率，因此对串联电阻Rs阻值的估算及测试的方法较多，但是德国夫琅禾费太阳能系统研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems）的D.Pysch等人对五种不同的计算方法进行了可靠性和稳健性分析（Pysch D, Mette A, Glunz S W. A review and comparison of different methods to determine the series resistance of solar cells[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2007, 91(18): 1698-1706.），得到的结果是：双光强法、明暗IV曲线对比法和Suns-Voc法测得的结果最具准确性和稳健性。

而上述三种准确性和稳健性较好的方法中双光强法是唯一在IEC标准中提及的Rs测量方法（IEC 60891-2009：Photovoltaic devices – Procedures for temperature and Irradiance corrections to measured I-V characteristics），但是在使用双光强法测Rs时，需要太阳电池片检测系统至少提供两次模拟太阳光谱和辐照度的均匀光照，并且每次照射的辐照度应该不同，这样就造成生产效率低下，因而没有在太阳电池工业生产中广泛应用。而明暗IV曲线对比方法也需要太阳电池片检测系统进行两次测试，分别测量得到太阳电池在有光照和在无光照环境下的IV曲线才能精确计算Rs，因此工作效率较低，没有在工业生产中推广应用。类似地，在传统太阳电池片检测系统中，要实现Suns-Voc法测量Rs，同样需要太阳电池片检测系统工作两次，第一次工作采集标准测试条件下IV曲线，第二次工作采集辐照度与开路电压随时间的变化曲线，因此也由于效率低下而没有应用于工业生产。