光伏太陽能行業的發展提升了對太陽能電池板(及光伏太陽能摸組)檢測和精確測量解決方法的需求,并且伴隨著太陽能電池板外形尺寸的增加和效率的提升,電池檢測要應用更大的瞬時電流和更高的功率水準,這就要求選用更為靈活的檢測設備。
一般 要精確測量太陽能電池板的各項重要參數。這一些參數是:
●ISC——短路電流。當負載電阻就等于0時,從電池流出的瞬時電流。
●VOC——開路電壓。在瞬時電流就等于0時的電池電壓。
●Vmax——在Pmax點,電池的電壓值。
●Pmax——電池的最大功率輸出。電池輸出最大功率時的電壓值和電流值。I-V曲線(圖1)上的Pmax點一般 被稱為最大功率點(MPP)。
●η——元件的轉換效率。當太陽能電池板連接到一個電路時,這一個值就等于被轉換的能量(從吸收的太陽光到電能)與被采集的能量的百分比計算。這一個值都可以經過將Pmax除以輸入的光輻照度(E,單位是W/m2,在標準檢測條件下進行精確測量),再乘以太陽能電池板的表面積(AC,單位是平方米)計算得到。
●Imax——在Pmax點,電池的電流值。
●填充因子(FF)—Pmax除以VOC再乘上ISC。
●電池旁路電阻(或并聯電阻)。
●電池二極管屬性。
●電池串聯電阻。
常見解決方法
現在,太陽能電池板檢測解決方法主要有兩種形式:完整的交鑰匙系統和通用的測試儀器。
如果要在太陽能電池板最大的輸出功率時進行檢測,諸多科研實驗室都具備低功耗四象限電源(有時也被稱作SMU),并兼具以下功能:
●精確地精確測量待測元件(DUT)的電壓和電流(精確測量也被稱為檢測)。
●提供精確的正向和反向電流(提供反向電流也被稱為電流流入到電源中)。
●提供精確的正電壓和負電壓(“提供”也可被稱作“施加”)。
大多數高精度四象限電源都只能提供3A的電流或20W的連續功率。
在這類狀況下,技術工程師理應憑借現有的直流電子負載、直流穩壓電源、DMM和數據收集設備,包括溫度檢測、掃描、轉換和數據記錄設備,便于在寬泛的操作范圍內靈活地開展特有的檢測,并且達到預估的檢測精確度。比如,還可以使用數據收集系統來掃描環境和待測器件的溫度,已校準的參考電池的電壓,以及在檢測中需要捕獲的各種其他檢測參數。
在檢測較小的單個電池時,這一些最大的電流和功率是可接受的,但是伴隨著電池技術向更高的效率、更大的電流密度和更大的電池外形尺寸推進,電池的功率輸出將很快會超出這一些四象限電源的最大的額定值。光伏太陽能摸組的輸出一般 會超過50W,并且可能會爬升至300W或更高,這意味著諸多針對摸組的檢測都無法使用四象限電源來完成。
戶外檢測
一些技術工程師會使用交鑰匙的太陽能電池板檢測設備來開展檢測,這類設備采用一類太陽能模擬器,這也是一類標準化的光源,可用于控制進入太陽能電池板的光能。只不過,假如太陽能電池板或模組特別大,太陽能模擬器將沒法形成充裕的光。
比如,被測的太陽能模組可能是大中型戶外太陽能采集系統的一部分。在這類狀況下,太陽本身將是檢測中唯一實際可用的光源。那么既然在戶外實際上不太可能運送一整套無太陽能模擬器的完整的交鑰匙檢測系統,因此這類檢測就需要使用由標準測試設備改進而成的某些其他檢測解決方案來實行。
很多儀器設備供應商并沒有指明他們的檢測設備在溫度處于室溫附近極窄范圍(如25℃±5℃)之外時的性能。其他供應商則提供了一項溫度系數規格,能夠調整檢測設備的精確度規范,以針對工作在其特定操作溫度范圍之外開展校準。
戶外檢測需要考慮的另一項因素是溫度。由于電池的性能會受到溫度的影響,因此需要在檢測中監視溫度。不僅電池性能依賴于溫度,而且檢測設備的性能也依賴于溫度。
適用于更高功率檢測的負載
針對功率大的應用,標準的直流電子負載可用于檢測太陽能電池板。很多技術工程師不會想到使用直流電子負載來檢測太陽能電池板,因為他們習慣于使用交鑰匙系統或四象限電源。
考慮到太陽能電池板會形成能量,當使用四象限電源對它開展檢測時,電源的實際工作模式是:太陽能電池板在電源的端子上施加一個正電壓。同時,電流從太陽能電池板流入四象限電源的端子,這意味著四象限電源看到的是反向電流(就其端子而言)。在這類條件下,也可以稱四象限電源是“電源沉”。
從電學上講,兩端加有正電壓并有電流流入(也就是反向電流)的儀器設備被稱為直流電子負載。因此,針對大多數有光照射并且太陽能電池板也形成能量的太陽能電池板檢測而言,四象限電源實際上發揮著直流電子負載的作用。
直流電子負載可在恒壓模式下運行,也稱之為CV模式。在CV模式下,負載能夠借助調節流經自身的電流,進而調節它兩端的工作電壓,以維持穩定的工作電壓值。因此,CV模式可用于創建工作電壓掃描,使用負載來控制太陽能電池板輸出端的工作電壓,隨后測量產生的電流。
使用直流電子負載的優勢在于這類負載可用在各種電流和功率水平。使用額定50W或高達數千瓦特和數百安培的直流電子負載,還可以輕松克服四象限電源帶來的3A,20W的限制。
能夠使用直流電子負載的CV模式來測量太陽能電池板的I-V曲線圖
一些負載能夠迅速地執行一系列CV定位點,便于在CV模式下掃描輸出工作電壓,進而迅速地描繪出I-V曲線圖。另外,負載能夠將從太陽能電池板流出到負載內的電流波形信息化,類似捕捉數字示波器曲線圖。
可是,許多直流電子負載都具有低電壓運行極限,必須在負載的正負輸入端之間施加最小的工作電壓。常見直流電子負載的最小輸入工作電壓是2~3V。為了擺脫這些限制,能夠為負載串聯1個直流電源。這些直流電源被稱作偏置電源,因為它為負載提供了1個偏置電壓。
借助畫出由掃描控制的CV工作電壓對信息化實際電流的圖形,就可以創建出I-V曲線圖。并且由于這也是借助迅速掃描得到的,因此全部檢測能夠在大概1秒內結束,這時候電池還不會由于強烈的光源而發熱并產生溫度變化。
能夠使用直流偏置電源來配置直流電子負載
一般 ,偏置電源被設定為3V,以確保始終達到負載的最低工作電壓需求。直流源的工作電壓對太陽能電池板沒有任何影響,后者是工作電壓浮動器件;直流源僅僅是將太陽能電池板的工作電壓提高了3V。
聲明: 本站所發布文章,均來自于互聯網,不代表本站觀點,如有侵權,請聯系刪除 微信:13544194141
聲明: 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網,如有侵權請聯系刪除