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        1. 電子發燒友網 > 測量儀表 > 正文

          太陽能電池功率輸出測試解決方案

          2020年02月05日 15:34 ? 次閱讀

          序言

          太陽能產業的成長增加了對太陽能電池(及太陽能模組)測試測量解決方案的需求,而且隨著太陽能電池尺寸的增大和效率的提高,電池測試需要運用更大的電流和更高的功率水平,這就要求采用更加靈活的測試設備。

          典型測量

          測試較小的單個電池時,這些最大電流和功率是可接受的,但是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尺寸推進,電池的功率輸出將很快會超出這些四象限電源的最大額定值太陽能模組的輸出通常會超過50W,而且可能會爬升至300W或更高,這意味著許多針對模組的測試都無法使用四象限電源來完成。

          在這些情況下,工程師應當借助于現成的電子負載、直流電源、DMM和數據采集設備,包括溫度測量、掃描、轉換和數據記錄設備,以便在寬泛的操作范圍內靈活地進行獨特的測試,并且達到預期的測試精度例如,可以使用數據采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,以及在測試中需要捕獲的各種其他測試參數

          太陽能電池測量通常包括以下關鍵參數。

          開路電壓(Voc)――電流為零時的電池電壓。

          短路電流(Isc)――負載電阻為零時的電池電流。

          電池的最大功率輸出(Pmax)――電池產生最大功率時的電壓和電流點。I-V曲線上的Pmax點通常指最大功率點(MPP)。

          Pmax電壓(Vmax)――Pmax時的電池電壓。

          Pmax電流(Imax)――Pmax時的電池電流。

          現在,太陽能電池測試解決方案主要有兩種形式:完整的交鑰匙系統和通用的測試儀器如果需要在太陽能電池最大輸出功率時進行測試,許多研究實驗室都具備低功耗四象限電源。

          器件的轉換效率(η)――在太陽能電池連接至電路時,轉換(從光能轉換為電能)和收集的功率百分比。η的計算方法為:最大功率點Pmax除以標準測試條件(STC)下的輸入光輻照度(E,單位:W/m2)和太陽能電池表面積(Ac,單位:平方米)。

          ● 電池二極管性能

          ● 電池串聯電阻

          ● 電池并聯電阻

          太陽能電池功率輸出測試解決方案

          圖1:太陽能電池的電流電壓曲線圖

          圖中文字中英對照:

          常用解決方案

          目前,太陽能電池測試解決方案分為兩大類:成套系統和通用測試儀器。成套系統適用于驗證和制造測試階段。這些系統可以確保測試的可重復性,因為它們經過編程,可對太陽能電池進行一系列電池測試。

          研究人員通常會使用半導體設計實驗室中的通用測試儀器。他們使用半導體器件參數分析儀測量二極管器件特性,使用LCR測量計(電感電容電阻測量計)測量材料/器件的電感、電容和電阻。

          在測試整個太陽能電池輸出功率時,許多研究實驗室會使用低功率4象限電源(有時簡稱SMU),該電源可以:

          精確地供應正和負電壓(供應也稱施加);

          精確地供應正和負電流(供應負電流是將電流吸入電源的過程);

          精確測量被測件的電壓和電流(測量也稱感知)。

          4象限電源的用途十分廣泛,但其能夠為被測件提供的最大電流和功率較小。大部分精密型4象限電源只能供應3A或20W的連續電力。這種最大電流和功率適合小型獨立電池測試,但隨著電池技術的發展,電池的效率、電流密度和尺寸均出現了較大幅度的增長,電池功率輸出可能很快超過。

          為此,工程師必須使用現有的標準電子負載、直流電源、數字萬用表、數據采集設備構成靈活的測試系統,才能在廣泛的工作范圍內對這些太陽能電池模塊進行測試,同時保證測量精度。例如,您可以使用數據采集系統掃描環境溫度、被測件溫度、校準參考電池的電壓以及其他需要在測試中捕獲的測試參數。

          戶外測試

          有些工程師會使用交鑰匙的太陽能電池測試設備來進行測試,這種設備采用一種太陽能模擬器,這是一種標準化的光源,可用于控制進入太陽能電池的光能不過,如果太陽能電池或模組非常大,太陽能模擬器將無法產生充足的光。

          例如,被測的太陽能模組可能是大型戶外太陽能采集系統的一部分在這種情況下,太陽本身將是測試中唯一實際可用的光源既然在戶外實際上不可能運輸一套無太陽能模擬器的完整的交鑰匙測試系統,所以這種測試就需要使用由標準測試儀器改進而成的某些其他測試解決方案來執行戶外測試需要考慮的另一項因素是溫度因為電池的性能會受到溫度的影響,因此需要在測試中監視溫度不僅電池性能依賴于溫度,而且測試設備的性能也依賴于溫度。

          許多儀器供應商沒有指明他們的測試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,能夠調整測試設備的精度規范,以針對工作在其指定工作溫度范圍之外進行校正。

          大功率測試的負載

          對于大功率應用,您可以使用標準電子負載進行太陽能電池測試。由于習慣了使用成套系統或4象限電源,許多工程師在進行太陽能電池測試時不會想到電子負載。鑒于太陽能電池可以產生能量,在使用4象限電源對其進行測試時,電源的實際工作模式如下:太陽能電池對電源的端點施加了一個正電壓。同時,電流從太陽能電池流向4象限電源的端點,意味著4象限電源觀察到的是負電流(相對其端點)。此時也可以說是4象限電源在吸收電流。在電學上,對端點施加正電壓,且電流流向自身(即吸收電流)的電源稱為電子負載。因此,對大部分太陽能電池測試來說,如果有光線照在太陽能電池上,且電池正在產生電力,4象限電源即作為電子負載使用。使用電子負載的優勢在于它可以適應所有的電流和功率:使用50W或更高(可達數千W和數百A)的電子負載,我們可以跳出4象限電源僅能提供3A、20W電能的限制。

          使用電子負載的優勢在于這種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電子負載,可以輕松克服四象限電源帶來的3A,20W的限制

          電子負載可在恒壓模式下工作,也稱為CV模式在CV模式下,負載可以通過調節流經自己的電流,從而調整它兩端的電壓,以保持恒定的電壓值因此,CV模式可用于創建電壓掃描,使用負載來控制太陽能電池輸出端的電壓,然后測量產生的電流。

          有些負載(如M9700系列)可以快速地執行一系列CV定位點,以便在CV模式下掃描輸出電壓,從而快速地描繪出I-V曲線同時,負載可以將從太陽能電池流出到負載內的電流波形數字化,類似于捕獲示波器曲線

          電子負載可在恒壓(或CV)模式下工作。恒壓模式下,負載將調整流經自身的電流,以調節其端點的電壓,使其保持在一個恒定值。因此,恒壓模式可用于創建電壓掃描:使用負載控制太陽能電池輸出的電壓,然后測量生成的電流(如圖2所示)。部分負載(例如Agilent N3300系列)可以快速執行CV定位點列表以掃描恒壓模式的輸出電壓,從而快速繪制I-V曲線。與此同時,負載可以將從太陽能電池流向負載的電流波形轉換成數字波形(與捕獲示波器跡線類似)。通過繪制掃描控制的CV電壓和數字轉換的實際電流圖像,您可以創建I-V曲線。由于這一切可以作為快速掃描在短時間內完成,整個測試可在大約一秒鐘的時間內實現,即在電池受熱和溫度因密集光源照射出現變化前完成。

          圖2:使用CV模式下的電子負載測量I-V曲線

          圖中文字中英對照:

          使用V和I乘積確定最大功率

          許多電子負載具有工作電壓下限,因為大部分電子負載以FET為基礎設計。要正確地傳導電流,FET需要一個流經FET的最小電壓,意味著負載的+和–輸入端點間有一個最小工作電壓。通常,電子負載的最小輸入電壓為2到3W。為電子負載串聯一個直流電源可以消除這個限制。參見圖3,用于為電子負載提供補償電壓的直流電源稱為補償電源。通常,補償電源設為3V,以確保滿足電子負載的最小電壓需求。直流電源的電壓不會對太陽能電池產生影響。直流電源是一個浮置器件,最多會將太陽能電池偏置3V。

          圖3:配置用于太陽能電池測試的電子負載和補償電源

          圖中文字中英對照:

          結論和更多信息

          全球對清潔、可再生能源的迫切需求正推動著太陽能電池技術高速發展。隨著太陽能電池尺寸的增加和效率的提升,電池測試可能會遇到更大的電流和功率,因此市場需要更靈活的測試設備。此時,成套解決方案可能無法滿足需求,工程師可以使用現有的電子負載來測試太陽能電池。如果配置和應用適當,電子負載可用于對太陽能電池或太陽能電池模塊輸出進行所有與功率相關的測量。目前市場上的電子負載可提供廣泛的電壓、電流、功率和測量精度。負載、數字萬用表和數據采集設備相結合,可以在成套系統靈活度不夠的情況下滿足您的測量需求。

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          10月24日消息,蘋果公司今日成為首家獲得公眾環境研究中心(IPE) 綠色供應鏈CITI卓異品牌的企....
          發表于 2019-10-25 16:01? 1470次閱讀
          蘋果獲得綠色供應鏈CITI卓越品牌獎,在中國開發...

          亞馬遜公布另外三個可再生能源項目,為其提供綠色能...

          為了兌現 CEO 杰夫·貝索斯上月在華盛頓特區宣布的氣候承諾,亞馬遜在本周三公布了另外三個可再生能源....
          發表于 2019-10-24 15:58? 1277次閱讀
          亞馬遜公布另外三個可再生能源項目,為其提供綠色能...

          中國與瑞典將在可再生能源與智能電網領域開展深度合...

          托羅表示,中國是全球最大的能源消費市場,加強中瑞能源務實合作,特別是能源清潔化和智能化轉型方面的合作....
          發表于 2019-10-24 11:23? 175次閱讀
          中國與瑞典將在可再生能源與智能電網領域開展深度合...

          2019全球燃料電池汽車產業論壇 關鍵技術及商業...

          2019燃料電池汽車產業論壇的召開,希望聚集行業精英人士,共同探討產業未來,積極推產業健康有序發展。
          發表于 2019-10-23 15:41? 316次閱讀
          2019全球燃料電池汽車產業論壇 關鍵技術及商業...

          如何利用區塊鏈技術來進一步地挖掘城市可再生能源的...

          這種不受約束地持續集中發展對生態系統造成了嚴重的后果;事實上,盡管城市只占用了3%的土地,但卻消耗了....
          發表于 2019-10-23 10:27? 347次閱讀
          如何利用區塊鏈技術來進一步地挖掘城市可再生能源的...

          如何破解可再生能源千億缺口之困

          據國際能源研究中心分析,從政策來看,電力市場化無礙新能源發展,短期新能源無需參與市場化,中期隨著行業....
          發表于 2019-10-20 10:03? 198次閱讀
          如何破解可再生能源千億缺口之困

          蘋果將與中國的10家供應商,投資近3億美元建設新...

          現在,蘋果的每一家商店、數據中心和辦公室都使用可再生能源,這是蘋果于去年完成的一個里程碑。但這家科技....
          發表于 2019-09-30 15:57? 1896次閱讀
          蘋果將與中國的10家供應商,投資近3億美元建設新...

          蘋果開始幫助其供應商進行過渡到可再生能源的嘗試

          蘋果公司環境、社會和政策計劃副總裁麗莎·杰克遜(Lisa Jackson)在《快公司》(Fast C....
          發表于 2019-09-29 15:29? 1176次閱讀
          蘋果開始幫助其供應商進行過渡到可再生能源的嘗試

          張家口市可再生能源產業總裝機達到1360萬千瓦

          據消息報道, 截至目前,張家口市可再生能源產業已獲批示范項目23個,全市總裝機達到1360萬千瓦、并....
          發表于 2019-09-28 09:36? 236次閱讀
          張家口市可再生能源產業總裝機達到1360萬千瓦

          北京大興國際機場正式投入運營,打造出名副其實的全...

          9月25日上午,經過5輪全流程測試后,北京大興國際機場正式投入運營。從2014年底開工建設到今年9月....
          發表于 2019-09-28 09:33? 378次閱讀
          北京大興國際機場正式投入運營,打造出名副其實的全...

          蘋果公司獲2019年“全球氣候行動獎”,肯定在環...

          北京時間9月26日消息,據國外媒體報道,蘋果公司今日獲得了聯合國頒發的2019年“全球氣候行動獎”(....
          發表于 2019-09-27 16:43? 200次閱讀
          蘋果公司獲2019年“全球氣候行動獎”,肯定在環...

          庫克表示蘋果已完全使用可再生能源供電

          蘋果CEO庫克昨晚表示,蘋果已完全使用可再生能源供電,明年將有超過6000兆瓦的新可再生能源并網,包....
          發表于 2019-09-25 14:38? 191次閱讀
          庫克表示蘋果已完全使用可再生能源供電

          施耐德電氣正在積極構建高效的智能電網實現脫碳化發...

          作為全球能效管理和自動化領域數字化轉型的專家,施耐德電氣不僅積極響應聯合國號召,加快自身“去碳化”步....
          發表于 2019-09-24 11:10? 292次閱讀
          施耐德電氣正在積極構建高效的智能電網實現脫碳化發...

          新型柔性CIGS太陽能電池轉換效率達23%,床下...

          為實現最大的轉換效率,頂部鈣鈦礦電池和底部銅銦鎵硒電池在吸收特性上互補。鈣鈦礦電池沉積于透明、柔性的....
          發表于 2019-09-21 10:05? 804次閱讀
          新型柔性CIGS太陽能電池轉換效率達23%,床下...

          晉能科技已躋身印度市場前列,持續拓展印度光伏市場

          近一年來,印度光伏市場表現搶眼,吸引了眾多中國企業布局。憑借先進的組件技術、豐富的海外項目經驗和強大....
          發表于 2019-09-21 10:02? 443次閱讀
          晉能科技已躋身印度市場前列,持續拓展印度光伏市場

          國外發明了一種反向太陽能電池 可利用夜間地球輻射...

          9月16日,據外媒報道,斯坦福大學的研究人員們發明了一種“反向太陽能電池”,可以利用夜間地球輻射的熱....
          發表于 2019-09-18 15:08? 1031次閱讀
          國外發明了一種反向太陽能電池 可利用夜間地球輻射...

          埃及電力和可再生能源部門正在開發一項采用數字化轉...

          根據全國支付理事會的建議,該部采用統一的數字系統收取電費,以便將所有公共服務數字化。據Shaker稱....
          發表于 2019-09-16 10:44? 559次閱讀
          埃及電力和可再生能源部門正在開發一項采用數字化轉...

          間歇性可再生能源融入電網的方法—技術指南

          預計未來五年,全球每年太陽能和風能裝機增速將繼續加快,并有可能比目前在電力系統中所占份額至少增加一倍....
          發表于 2019-09-12 15:08? 1486次閱讀
          間歇性可再生能源融入電網的方法—技術指南

          埃及電力和可再生能源部正在計劃開發一項數字化轉型...

          根據全國支付理事會的建議,該部采用統一的數字系統收取電費,以便將所有公共服務數字化。據Shaker稱....
          發表于 2019-09-12 11:03? 629次閱讀
          埃及電力和可再生能源部正在計劃開發一項數字化轉型...

          天津持續優化的營商環境為智能制造時代下的企業發展...

          此外,國網天津市電力公司積極落實國家連續兩年降低一般工商業電價10%政策,累計為企業節約用電成本約2....
          發表于 2019-09-10 16:16? 1156次閱讀
          天津持續優化的營商環境為智能制造時代下的企業發展...

          逆變電路的換流方式與工作原理分析

          逆變電路是與整流電路相對應,把直流電變成交流電稱為逆變。當交流側接在電網上,即交流側接有電源時,稱為....
          發表于 2019-09-10 10:55? 3873次閱讀
          逆變電路的換流方式與工作原理分析

          區塊鏈技術是可再生能源未來的關鍵

          ImpactPPA項目開發負責人大衛·米勒解釋道?!袄脜^塊鏈和智能合約打開了傳統上控制能源融資的大....
          發表于 2019-09-09 14:53? 116次閱讀
          區塊鏈技術是可再生能源未來的關鍵

          太陽能充電器設計與制作指南(電路圖+程序+仿真)

          當光線照射太陽電池表面時,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子使電子發生了躍遷,成為自由電子在PN...
          發表于 2019-02-20 14:24? 2817次閱讀
          太陽能充電器設計與制作指南(電路圖+程序+仿真)

          德州儀器助力可再生能源的未來發展

          摘要: 試想在未來的某一天,每個人都有機會使用到智能、廉價且綠色的能源。TI在創新方面做出的努力正在幫助這一愿...
          發表于 2018-09-11 11:49? 500次閱讀
          德州儀器助力可再生能源的未來發展

          全新TI Design AM335x太陽能逆變器網關開發平臺設計

          我們在上周發布了一款特有AM335x的全新TI Design:太陽能逆變器網關開發平臺參考設計。太陽能逆變器網關是整個太...
          發表于 2018-09-10 15:16? 525次閱讀
          全新TI Design AM335x太陽能逆變器網關開發平臺設計

          電力電子設備的現狀與展望

          如今提高能源利用效率,普及并促進可再生能源的使用,已成為主要工業國家能源政策中必須達成的目標。這種情況下對電能...
          發表于 2018-08-05 14:56? 1129次閱讀
          電力電子設備的現狀與展望

          太陽能電池的工作原理

             太陽電池吸收太陽光就能產生一般電池的功能。但是和傳統的電池不一樣,傳統電池的輸出電壓和最大輸出功率...
          發表于 2017-11-22 11:09? 1340次閱讀
          太陽能電池的工作原理

          【下載】《實用開關電源設計》——一本電源工程設計不可多得的經典實用指導書和參考用書

          簡介: 本書是一本介紹開關電源工程設計的實用指導書,介紹了電源實際設計和調試工作中經常用到的各種知識,包括...
          發表于 2017-06-20 15:51? 18597次閱讀
          【下載】《實用開關電源設計》——一本電源工程設計不可多得的經典實用指導書和參考用書

          鈣鈦礦太陽能電池用什么軟件仿真?是silvaco嗎?

          如題,鈣鈦礦太陽能電池用什么軟件仿真?是silvaco嗎?我是做器件仿真,不是材料仿真 ...
          發表于 2017-02-23 17:22? 4326次閱讀
          鈣鈦礦太陽能電池用什么軟件仿真?是silvaco嗎?

          IEEE會議,EI檢索——IEEE 2017通信、功率分析、計算技術國際會議(ICTPACT 2017)

          會議介紹本屆會議的主旨是探索電力系統和通信領域的新興技術,從兩方面討論這個問題。第一,聚焦智能電網、可再生能源...
          發表于 2017-02-08 11:09? 3984次閱讀
          IEEE會議,EI檢索——IEEE 2017通信、功率分析、計算技術國際會議(ICTPACT 2017)

          太陽能電池方陣角度調整與效率最大化的關系

          方位角  太陽電池方陣的方位角是方陣的垂直面與正南方向的夾角(向東偏設定為負角度,向西偏設定為正角度)。一般...
          發表于 2016-12-23 23:51? 1351次閱讀
          太陽能電池方陣角度調整與效率最大化的關系

          蘇州晶淼半導體 非標清洗設備

          蘇州晶淼半導體公司 是集半導體、LED、太陽能電池、MEMS、硅片硅料、集成電路于一體的非標化生產相關清洗腐蝕設...
          發表于 2016-08-17 16:38? 1318次閱讀
          蘇州晶淼半導體  非標清洗設備
          2019中文字幕视频
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