1中国计量院-高容性太阳电池片测量技术研究
光伏电池组件表征技术研究
光伏电池组件表征技术研究
近年来，随着全球对可再生能源的需求的不断增加，光伏电池系统已经成为最
受欢迎的技术之一。作为太阳能电池的一个主要成分，光伏电池组件已成为节能减排的理想选择。然而，由于环境等多种原因，太阳能电池面对着种种挑战。因此，加强太阳能电池的表征技术研究和开发是非常必要的。
现在，光伏电池组件表征技术的研究主要分为以下几个方面：
首先，特性参数的测试。光伏电池组件的特性参数包括开路电压、短路电流、
最大功率点电压和电流等，这些参数是评估组件性能的重要指标。因此，通过测试这些特性参数可以有效地评估光伏电池组件的性能表现。目前，国内外学者提出了各种测试方法，例如各种“锁定模式”、“增加功率”、“连续电压”、电压-电流测试等。这些方法可以精确地测试光伏电池组件的特性参数，并为后续的数据分析提供准确的基础数据。
其次，电池表面和材料的检测。为了确保电池表面的完整性以及材料的质量，
需要对光伏电池组件的表面和材料进行检测。这些检测包括光谱分析、电子显微镜、示差扫描量热分析、X射线光电子能谱、拉曼光谱等。通过这些检测方法，可以精确地判断电池表面的浮粒、氧化和损坏情况，以及材料的化学成分和物理结构等。这些结果为后续的设计、加工和生产提供有力的支持。
再次，物理特性的分析。物理特性的分析主要依赖于一些刻度技术进行，如电
子束刻度、原子力显微镜、扫描电子显微镜等。通过这些刻度技术可以获得电池厚度、内部材料结构和交界面属性等一系列的物理特性。这些数据为电池与电池组件的制造过程提供了详细的工艺流程和指导。
最后，结构分析。结构分析的方法主要包括X射线散射、红外光谱、同步辐射
太阳能电池特性测量实验报告
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篇一：实验报告--太阳能电池伏安特性的测量
实验报告
姓名：张伟楠班级：F0703028学号：5070309108实验成绩：同组姓名：张家鹏实验日期：08.03.17指导教师：批阅日期：
太阳能电池伏安特性的测量
【实验目的】
1.了解太阳能电池的工作原理及其应用
2.测量太阳能电池的伏安特性曲线
【实验原理】
1．太阳电池的结构
以晶体硅太阳电池为例，其结构示意图如图1所示．晶体硅太阳电池以硅半导体材料制成大面积pn结进行工作．一般采用n+/p同质结的结构，即在约10cm×10cm面积的p型
硅片（厚度约500μm）上用扩散法制作出一层很薄（厚度~0.3μm）的经过重掺杂的n型层．然后在n型层上面制作金属栅线，作为正面接触电极．在整个背面也制作金属膜，作为背面欧姆接触电极．这样就形成了晶体硅太阳电池．为了减少光的反射损失，一般在整个表面上再覆盖一层减反射膜．图一太阳电池结构示意图
2．光伏效应
图二太阳电池发电原理示意图
当光照射在距太阳电池表面很近的pn结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度eg，则在p区、n区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对．那些在结附近n区中产生的少数载流子由于存在浓度梯度而要扩散．只要少数载流子离pn结的距离小于它的扩散长度，总有一定几率扩散到结界面处．在p区与n区交界面的两侧即结区，存在一空间电荷区，也称为耗尽区．在耗尽区中，正负电荷间形成一电场，电场方向由n区指向p区，这个电场称为内建电场．这些扩散到结界面处的少数载流子（空穴）在内建电场的作用下被拉向p区．同样，如果在结附近p区中产生的少数载流子（电子）扩散到结界面处，也会被内建电场迅速被拉向n区．结区内产生的电子–空穴对在内建电场的作用下分别移向n区和p区．
高效率太阳能光伏电池制备技术研究
高效率太阳能光伏电池制备技术研究
一、概述
随着环保意识的日益增强和传统能源供应的缺乏，太阳能光伏电池作为一种清洁、可再生能源，越来越受到人们的关注。高效率太阳能光伏电池的制备技术是实现太阳能光伏电池商业化的关键所在。本文将从材料选择、工艺路线、优化设计等方面讨论高效率太阳能光伏电池的制备技术。
二、材料选择
太阳能光伏电池的核心材料是半导体材料。从本质上讲，太阳能光伏电池就是将太阳光转化成电能的器件，因此材料对于电池效率有重要的影响。当前，主流的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、有机物与无机物复合材料、半导体配合物等。
单晶硅是太阳能光伏电池应用范围广泛的材料，具有较高的转换效率，可达到20%左右。但是，单晶硅制备的成本较高。多晶硅材料转换效率相对低一些，但成本更低，是商业应用中较为广泛的太阳能电池材料之一。非晶硅材料则是成本最低的太阳能电池材料之一，但由于其能量转换效率低，目前还未成为商业化的主流材料。
有机物与无机物复合材料的制备方法较为简单，但耐久性较差，需要定期更换。半导体配合物能够充分利用可见光谱和紫外光，
具有较高的转换效率，是未来的研究重点。
三、工艺路线
太阳能光伏电池的工艺路线可分为晶体生长、硅片制备、电池
制备和测试四个步骤。其中，晶体生长和硅片制备是制造商商业
机密，不予过多介绍。以下主要介绍电池制备和测试两个步骤。
电池制备是太阳能电池制造中最关键的环节，制备工艺合理与
否直接关系到太阳能电池的转换效率和产值。主要包括以下步骤：
1. 清洗：光伏电池片制备前要进行表面清洗，去除表面的污物
中国计量科学研究院
序号开展检定
项目名称
测量范围
不确定度/准确度等级/最
大允许误差
依据检定规程
编号
1 基线尺24m U: 20μm/24m (k=3)JJG306
2 激光干涉仪非线性(0～0.65) μm U: 2.0nm k=2JJG739
3 干涉仪空气折射率
补偿传感器
气压：(66～110)kPa
温度：(5～40) ºC
气压：MPE：±0.08% FS
温度：0.02 ºC k=2
JJG739
4 位移传感器（0～1000）mm U: 0.5μm+1×10-5L，k=2JJG 644
5 标准钢卷尺等线纹
类尺
（1～200）m U: 5μm+5×10-6L ，k=3JJG741
6 三等标准金属线纹
尺
1m U: 8μm，k=3JJG71
7 测距仪、全站仪（室
内参数部分）
中、短程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级JJG703
8 双频激光干涉仪等
激光测量系统（测
长部分）
(0～26)m U: 0.3μm+3×10-7L ，k=2JJG739
9 整度数棱体360°四等JJG283
10 经纬仪（一测回水
平方向标准偏差）
360°U: 0.5″（k=1）JJG414
11 17面棱体360°四等JJG283
12 23面棱体360°四等JJG283
13 标准齿轮齿距偏差m1-m10；D≤200mm U: 2.0μm,k=3JJG1008
14 接触式干涉仪±50分度MPE：±(0.03+1.5iΔλ/
λ) μm
JJG101
15 光学计±100 μm MPE:±0.25μm JJG45
16 电感式测微仪±1000 μm MPE:±0.5%JJG396
17 指示类量具检定仪（0-50）mm MPE:±2.0μm JJG201
国内标准太阳电池检测能力有据可依
３ ． ２ 程序 文件 之 间 的关联性
检／ 校 服 务模块 的程序 问有 着很 强 的关联 性 ， 比如一
质量 记 录表格 是 管理 体 系 正 常 运行 的有 力 证 据 ， 在 实 际工 作 中经 常 出现怕麻 烦 ， 做 了工作 不填 表 的现象 ， 接 受外部 评 审时 不能 提供相 关证 据 。也有 不做 工作 只填 表 的现象 ， 这 样填 写 的质 量 记 录 往 往凭 空 想 象 ， 不切实际 ， 与相关 联 的质 量 记 录表 格 不 能 够 相 互 印 证 。在 考 核 之 前， 突击补 写记 录 的做法 是不 可取 的 。 ４ 结 束语 在 实 际工作 中 ， 出现 任何 不符合 工作 ， 总可 以在管 理 体系运 行 上 找 到 疏 漏 。 管 理 体 系 文 件 是 一 个 有 机 的 整
ห้องสมุดไป่ตู้
发展 的主题 词 ， 量 值 的准 确可 靠被 提到 了前 所未 有 的高度 上来 。 “ 中国计量院作为 我 国量 值 的溯源 的源 头 ， 及时 开展 这次 能力 验 证， 一方面保障 了相关 量值在传 递过程 中准确 可靠 、 偏差 可控 ； 另
一
伏领域标 准太 阳电池能力 验证工作 ， 为了解我 国相关实验 室和企 业太 阳电池检测 水平提供 了重要依 据 ， 对于验证 和提升 我 国光伏 领域 检测机构技术能力水平具 有积极意义 。
太阳能电池系统中光伏电池参数校准方法研究
太阳能电池系统中光伏电池参数校准方法研
究
摘要：
太阳能光伏电池是一种重要的可再生能源技术，用于转换太阳能光线为电能。
准确测量和校准光伏电池的参数对于确保太阳能电池系统的性能和可靠性至关重要。本文将探讨光伏电池参数校准的各种方法，并分析其优缺点。通过这些方法的研究，可以提高光伏电池的准确性和稳定性，为太阳能电池系统的有效运行提供技术支持。
1. 引言：
太阳能电池技术作为一种清洁的可再生能源，具有巨大的应用潜力。光伏电池
是太阳能电池系统中的核心组件，其性能参数的准确性对系统的效率和可靠性具有重要影响。因此，对光伏电池参数的准确测量和校准方法的研究具有重要意义。
2.光伏电池参数校准的意义：
光伏电池参数校准的目标是减小电池参数的测量误差，提高电池的性能和可靠性。这对于太阳能电池系统的设计和优化具有重要意义。参数校准可以提供准确的性能信息，为系统的运行和维护提供指导。
3. 光伏电池参数校准的方法：
3.1 标准参考电池法
标准参考电池法是目前应用最广泛的光伏电池参数校准方法之一。该方法通过
与标准光伏电池进行比较，测量并校准待测光伏电池的参数。标准参考电池通常被认为是具有已知参数的典型电池，在光谱响应、效率和工作温度等方面都符合国际标准。然而，该方法存在的问题是需要定期维护和校准标准参考电池，且成本较高。
3.2 快速在线校准法
快速在线校准法是一种快速、方便的校准方法，利用系统自动调整电池模型参
数以实现参数校准。该方法不需要外部标准参考电池，使校准过程更简单和经济。然而，由于自动调整算法的复杂性，快速在线校准法可能会增加系统的复杂度，并且可能存在稳定性和准确性方面的限制。
【2019年整理】太阳能电池特性的测量
2019/4/12
9
数据记录及处理
1、全暗情况下太阳能电池在外加偏压时伏安特性
U/V I/μA
I/μA
U/V
2019/4/12
10
2 、在不加偏压时，在使用遮光罩条件下，保持白光源到太阳能电池距 离20CM，测量太阳能电池的输出电流对太阳能电池的输出电压的关系。 太阳能电池在光照时，测量输出功率与负载电阻的关系。
2019/4/12
8
3、测量太阳能电池的光照效应与光电性质。 在暗箱中（用遮光罩挡光），取离白光源20cm水平距离光强作为标准光 照强度，用光功率计测量该处的光照强度J0 ；改变太阳能电池到光源的 距离x，用光功率计测量x处的光照强度J，求光强J与位置X关系。测量 太阳能电池接收到相对光强度J/ J0不同值时，相应的ISC 和U0C 的值。 a、描绘ISC 和相对光强度 J/J0 之间的关系曲线，求ISC 和与相对光强 J/ J0 之间近似关系函数。 b、描绘出U0C和相对光强度J/ J0之间的关系曲线，求U0C 与相对光强度 J/ J0 之间近似函数关系。
2019/4/12
12
实验目的 实验原理 数据记录及处理
仪器及材料 实验内容 注意事项及思考题
2019/4/12
2
实验目的
1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性 曲线。 2. 测量太阳能电池的I 对U 的变化关系, 短路电流、开路电压、最大输出功率及填 充因子。 3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压 与相对光强的关系，求出它们的近似函数 关系。
光伏镀膜玻璃研究进展及发展趋势
第43卷第4期2024年4月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.4April,2024
光伏镀膜玻璃研究进展及发展趋势
朱晓岗,黄艳萍,黄文浩,卢佳妍,刘㊀毅
(无锡市检验检测认证研究院,国家太阳能光伏产品质量检验检测中心,无锡㊀214028)
摘要:光伏镀膜玻璃是指在玻璃原片上制备一层或多层膜以减反增透,提升光学性能和耐环境老化性能,从而提高光伏组件发电效率㊂文中介绍了光伏镀膜玻璃的基本原理,通过典型产品的膜层结构㊁膜层厚度㊁孔隙率等参数分析不同产品的光学性能和微观结构差异㊂结合市场需求和前沿技术,从多功能化㊁薄片化㊁定制化㊁环保化等角度探讨了光伏镀膜玻璃的发展趋势㊂海洋环境等极端环境条件下的应用也对光伏镀膜玻璃提出了新的挑战㊂相关结果可为光伏镀膜玻璃的生产和研究提供参考和依据,也可为产品开发和市场拓展提供思路㊂
关键词:光伏镀膜玻璃;镀膜原理;微观结构;减反增透;耐候性;海洋光伏
中图分类号:TQ171㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)04-1211-08Research Progress and Development Trend of Photovoltaic Coated Glass
ZHU Xiaogang ,HUANG Yanping ,HUANG Wenhao ,LU Jiayan ,LIU Yi
(National Center of Inspection on Solar Photovoltaic Products Quality,Wuxi Institute of Inspection Testing and Certification,Wuxi 214028,China)Abstract :Photovoltaic coated glass refers to the preparation of one layer or multi-layer film on the glass substrate to reduce reflection,improve transmittance,and improve optical performance and environmental aging resistance,so as to improve the power generation efficiency of photovoltaic modules.In this paper,the basic principle of photovoltaic coated glass is introduced,and the optical properties and microstructure differences of different products are analyzed by comparing film structure,film thickness,porosity and other factors of typical bined with market demand and cutting-edge technology,the development trend of photovoltaic coated glass is discussed from the perspectives of multi-functionalization,sheeting,customization,and environmental protection.The application under extreme environmental conditions such as the marine environment also poses new challenges to photovoltaic coated glass.The relevant results can provide reference and basis for the production and research of photovoltaic coated glass,and also provide ideas for product development and market expansion.Key words :photovoltaic coated glass;principle of coating;microstructure;reflection reducing and transmittance improving;aging resistance;ocean photovoltaic
光电信息科学与工程专业中的太阳能电池研究
光电信息科学与工程专业中的太阳能
电池研究
太阳能电池是一种将太阳光直接转化为电能的装置，是可
再生能源的重要组成部分。随着对可再生能源的需求不断增加，太阳能电池的研究和开发也变得越来越重要。在光电信息科学与工程专业中，太阳能电池的研究成为研究生和科研人员的热门领域之一。
太阳能电池研究的目的是通过改进太阳能电池的性能和效率，使之成为一种更加可靠、高效的能源转换装置。这种研究涉及到材料科学、电子工程、光学等多个学科的知识和技术。光电信息科学与工程专业的学生需要掌握这些知识，并将其应用于太阳能电池的设计、制造和性能优化。
首先，太阳能电池研究需要学生对材料科学有深刻的理解。太阳能电池需要使用能够将光线转化为电能的半导体材料。因此，学生需要了解不同材料的光电特性，如带隙能级、载流子迁移率等。此外，学生还需要学习和掌握材料的制备方法和技术，以便制造高质量的太阳能电池。
其次，太阳能电池的研究还需要学生具备电子工程的知识
和技能。太阳能电池不仅需要将太阳光转化为电能，还需要将电能输出到外部电路中。因此，学生需要学习电路设计、功率管理等相关知识，以确保太阳能电池在实际应用中能够有效地工作。
在光电信息科学与工程专业中研究太阳能电池还需要掌握
光学原理和技术。太阳能电池的效率取决于它对太阳光的吸收程度。因此，学生需要了解光的传播和吸收机制，并学习如何通过调整材料的结构和厚度来优化光的吸收效果。此外，学生还需要了解如何设计和制造高效的反射镜和聚光器，以提高太阳能电池的效率。
太阳能电池研究还需要学生具备实验技能和数据分析能力。学生需要学习如何设计和进行太阳能电池的实验，以评估其性能和稳定性。同时，学生还需要学习如何分析实验数据，以找出改进太阳能电池性能的方法和途径。
太阳能电池特性测量及应用实验
太阳能电池特性测量及应用实验能源短缺和地球生态环境污染已经成为人类面临的最大问题。本世纪初进行的世界能源储量调查显示，全球剩余煤炭只能维持约216 年，石油只能维持45 年，天然气只能维持61 年，用于核发电的铀也只能维持71 年。另一方面，煤炭、石油等矿物能源的使用，产生大量的CO2、SO2 等温室气体，造成全球变暖，冰川融化，海平面升高，暴风雨和酸雨等自然灾害频繁发生，给人类带来无穷的烦恼。根据计算，现在全球每年排放的CO2 已经超过500 亿吨。我国能源消费以煤为主，CO2 的排放量大约占世界的25，位居世界第一，所以减少排放CO2、SO2 等温室气体，已经成为刻不容缓的大事。推广使用太阳辐射能、水能、风能、生物质能等可再生能源是今后的必然趋势。广义地说，太阳光的辐射能、水能、风能、生物质能、潮汐能都属于太阳能它们随着太阳和地球的活动，周而复始地循环，几十亿年内不会枯竭，因此我们把它们称为可再生能源。太阳的光辐射可以说是取之不尽、用之不竭的能源。太阳与地球的平均距离为1亿5千万公里。在地球大气圈外，太阳辐射的功率2密度为1.353kW /m ，称为太阳常数。到达地球表面时，部分太阳光被大气层吸收，光辐射的强度降低。在2地球海平面上，正午垂直入射时，太阳辐射的功率密度约为1kW /m ，通常被作为测试太阳电池性能的标准光辐射强度。太阳光辐射的能量非常巨大，从太阳到地球的总辐射功率比目前全世界的平均消费电力还要大数十万倍。照射在地球上的太阳能非常巨大，每年到达地球的辐射能相当于49000亿吨标准煤的燃烧能，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年的能量消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为最理想的能源。太阳能发电有两种方式。光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成蒸气，再驱动汽轮机发电，太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高。光—电直接转换方式是利用光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。它同以往其它电源发电原理不同，具有无枯竭危险，无污染，不受资源分布地域的限制等特点。与传统发电方式相比，太阳能发电目前成本较高，所以通常用于远离传统电源的偏远地区，2002 年，国家有关部委启动了“西部省区无电乡通电计划” ，通过太阳能和小型风力发电解决西部七省区无电乡的用电问题。随着研究工作的深入与生产规模的扩大，太阳能发电的成本下降很快，而资源枯竭与环境保护导致传统电源成本上升。太阳能发电有望在不久的将来在价格上可以与传统电源竞争，太阳能应用具有光明的前景。太阳能不但数量巨大，用之不竭，而且是不会产生环境污染的绿色能源，所以大力推广太阳能的应用是世界性的趋势。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池，化合物太阳能电池，聚合物太阳能电池，有机太阳能电池等。其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。太阳能发电有离网运行与并网运行2 种发电方式。并网运行是将太阳能发电输送到大电网中，由电网统一调配，输送给用户。此时太阳能电站输出的电能必需与电网电能同频率、同相位，并满足电网安全运行的诸多要求。大型太阳能电站大都采用并网运行方式。离网运行是太阳能系统与用户组成独立的供电网络。由于光照的时间性，为解决无光照时的供电，必需配有储能装置，或能与其它电源切换、互补。中小型太阳能电站大多采用离网运行方式。本实验研究单晶硅，多晶硅，非晶硅3 种太阳能电池的特性以及离网型应用系统。一、实验要求1．太阳能电池的暗伏安特性
基于量子点的太阳能电池的研究及其性能分析
基于量子点的太阳能电池的研究及其性能分
析
如今的社会，发展越来越快，科技也越来越成熟。能源问题一直是人类面临的
难题之一，如何利用太阳能这一稳定的可再生能源成为了各国研究的重点。而基于量子点的太阳能电池，则是近年来备受关注的新型太阳能电池。本文将就基于量子点的太阳能电池的研究及其性能进行一些探讨。
一、基于量子点的太阳能电池的概念和原理
1. 概念：基于量子点的太阳能电池是一种新型的光电转化设备，它是利用量子
点的特殊物理和化学性质，以半导体为载体的太阳能电池。基于量子点的太阳能电池中，通过将量子点嵌入半导体薄膜中，使得它们能够吸收太阳能，从而充当半导体的激发器，并将光能转化为电能。
2. 原理：基于量子点的太阳能电池，是通过利用量子点的特殊物理和化学性质
来实现强化光电转化效果的。其基本原理如下：
（1）利用量子效应：基于量子点的太阳能电池，利用的就是单个或少数量子
点的特殊量子效应。这种量子效应只有在量子点的尺寸小于其束缚波长时才会出现。在这种情况下，量子点呈现出独特的光电学性质，具有非常高的光电转化效率。
（2）通过数量控制调节物理特性：不同数量的量子点可以调节不同的物理特性，特别是光电学特性。通过数量控制，可以达到调节物理特性的目的。
（3）提高光谱利用率：基于量子点的太阳能电池由于特殊的光谱利用方式，
能够提高光谱利用率，增加太阳能光谱的覆盖面积，提高光电转化的效率。
二、基于量子点的太阳能电池的性能分析
1. 优点：
（1）光电转化效率高：相比于传统太阳能电池，基于量子点的太阳能电池光
电转化效率更高，因为它利用了量子点的特殊物理性质，能够强化光电转化效果。
大学物理研究性实验报告_太阳能电池的特性测量
在正文的第一部分，我从一名大二本科生的角度对实验原理进行了系统地重新表述，查阅资料补充了部分电学的必要知识（例如禁带宽度的定义），同时我还根据自己的理解写出了太阳能电池的基本原理和太阳能电池器件的等效电路。
在正文的第二部分，本文详细介绍了操作需要用到的仪器并细致地描述了实验操作的各个流程。
在正文的第三部分，本文重新进行了数据处理，并初步分析了实验误差，标注了实验注意事项以及对实验课后思考题做出了自己的回答。
在正文的第四部分，也就是讨论部分，我做了大量的工作。先分析了影响太阳能电池转换效率的因素，然后提出了两种实验改进方法，接着提出了禁带宽度的测量方法，最后探索了实际P-N结与理想模型之间的差别以及对实验数据的影响。并且在第四部分的最后我还写了两年来自己学习物理实验的实验感想以及收获。
关键词：太阳能电池开路电压短路电流输出特性
Abstract
In the first part of the text, from the perspective of a sophomore undergraduate experimental principle rephrase supplemented with some electrical knowledge necessary (for example, the band gap of the definition), access to information, at the same time I also according to their understanding to write the equivalent circuit of the basic principles of solar cells and solar cell devices.
标准太阳电池标定值计量方法研究
标准太阳电池标定值计量方法研究
张俊超;熊利民;孟海凤;赫英威;张碧丰
【期刊名称】《计量学报》
【年(卷),期】2017(038)002
【摘要】基于差分光谱响应度法搭建了标准太阳电池标定值校准装置,分析了标准太阳电池绝对光谱响应度随电池温度和偏置光辐照度的变化关系,通过数值拟合得到太阳电池短路电流与偏置电流的关系,实现太阳电池标定值测量不确定度1.2％(k=2).搭建了标准太阳电池标定值户外计量装置,实现测量不确定度2.38％(k=2).差分光谱响应度法与户外总辐射法测量结果比对的比率值为0.95,表明2种方法测量结果在不确定范围内量值等效.
【总页数】4页(P171-174)
【作者】张俊超;熊利民;孟海凤;赫英威;张碧丰
【作者单位】中国计量科学研究院, 北京 100029;中国计量科学研究院, 北京100029;中国计量科学研究院, 北京 100029;中国计量科学研究院, 北京 100029;中国计量科学研究院, 北京 100029
【正文语种】中文
【中图分类】TB96
【相关文献】
1.浅析航天用太阳电池标定技术及标准 [J], 党欣
2.太阳电池阵列模拟器计量测试方法研究 [J], 季启政;杨亦强;徐国庆
3.航天用标准太阳电池的标定 [J], 杨文清
4.我国航天太阳电池标定方法列入ISO标准文本草案 [J], 王南光
5.SAW加速度计量程调整及计量标定方法研究 [J], 刘骏跃;陈明
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太阳能电池制作及测量实验报告
太阳能电池制作及量测实验
一、实验目的:
学习基本太阳能电池的原理、制作及量测
二、实验设备:
超音波震洗机、快速加热退火炉(Rapid Thermo Annealing Furnace)、旋转涂布机(Spin Coater)、研磨机、真空热蒸镀机(Thermo Evaporator)、打线机(Wire Bounder)、双极性电源电表(KEITHLEY 236)、个人计算机、GPIB适配卡、Labview 图控软件、氙灯。
三、实验原理:
太阳能电池能将光能转换成电能的原理是应用半导体的光伏特效应。光伏特效应一般是指当光子射入具有PN接面的二极体元件后，会在二极体的两端电极可以产生输出功率的电压值，这个过程主要包含的是光子射到半导体内产生电子-空穴对(electron-hole pair)、电子与空穴因为PN接面所形成的内建电场(built-in electric field)作用下而分离、电子与电洞各自朝着相反方向运动，并且由两端电极来输出至负载，在回路上形成光电流。
具有PN接面的半导体元件一般是以掺杂少量硼原子的P型半导体当作基板(substrate)，然后以浓度较高于硼的磷为扩散源，用高温热扩散的方法把磷掺入P型基板内，如此即可形成PN接面。在接面处会因电子扩散行成空乏区，空乏区内会形成一个内建电场，内建电场的方向是从N型区指向P型区。
当太阳能电池受光时，太阳能电池可以吸收能量大于其能隙(energy gap)的光子，使电子由价带(valence band)跃迁至导带(conduction band)，进而产生电子-电洞对，其中自由电子会因為内建电场的作用而向N型区漂移(drift)，相反地，空穴则因内建电场的作用向P型区漂移，这种因为内建电的影响而产生从N型区向P型区的漂移电流，就是所谓的光电流 (photocurrent)。光伏特效应中的光电流对PN二极体而言，刚好就是逆向偏压 (reverse bias)的电流方向。最后光电流经由PN二极体的金属接触(metal contact)输出至负载，形成一个回路，这就是太阳能电池(photovoltaic cell) 的基本原理。
高精度电池测试设备在太阳能储能系统中的应用研究
高精度电池测试设备在太阳能储能系统中的
应用研究
随着全球能源需求的不断增加和对可再生能源的关注度不断提高，太阳能已成为一种非常受欢迎的可再生能源选项。然而，太阳能发电的不稳定性和不可控因素给储能系统的性能和可靠性带来了一定的挑战。在太阳能储能系统中，电池是关键的组成部分，对其性能的准确测试和监测至关重要。高精度电池测试设备在太阳能储能系统中的应用研究正日益受到关注。
太阳能储能系统中的电池性能测试要求高度准确，以确保其性能满足系统的使用要求。高精度电池测试设备具备精确可靠的电压、电流和温度测量功能，能够提供更准确的电池性能评估。通过使用这些设备，可以对电池的电压-容量特性、温度特性和充放电特性等进行详尽的测试和分析。
首先，高精度电池测试设备能够进行电池的电压-容量特性测试。电池的电压-容量特性是评估电池容量的重要指标，其直接影响着电池的使用寿命和性能。通过精确测试电池的电压和容量，我们可以更好地了解其电量的变化规律，并准确预测电池的寿命。
其次，高精度电池测试设备还可以进行电池的温度特性测试。在太阳能储能系统中，电池的温度是一个至关重要的参数。高温会导致电池容量的衰减和寿命的缩短，而低温则会影响电池的充放电效率和功率输出。通过高精度电池测试设备对电池的温度特性进行测量，我们可以了解电池在不同温度下的性能表现，并根据测试结果优化系统的设计和运行策略。
此外，高精度电池测试设备还能够进行电池的充放电特性测试。电池的充放电特性是评估电池稳定性和可用性的重要指标。太阳能储能系统中的电池经常处于充放电循环状态，因此了解电池的充放电效率、功率输出和能量损失等参数对系统性
我国太阳电池计量检测能力取得突破
我国太阳电池计量检测能力取得突破
日前，中国计量院牵头承担完成的“十一五”国家科技支撑计划项目课题“太阳电池计量标准及量值溯源传递关键技术研究”顺利通过专家组验收。据介绍，课题组研制了标准太阳电池及计量校准装置，提高了我国太阳电池和光伏组件的计量检测能力，为我国光伏产业发展和贸易结算提供技术支撑。近年来，在国家政策的支持下，我国太阳能光伏产业快速发展，光伏电池制造产业规模迅速扩大，市场占有率位居世界前列，光伏电池制造达到世界先进水平。但我国太阳电池的计量检测能力与发达国家相比还有一定差距，光伏电池的贸易结算基本上受制于国外检测和认证机构。为促进国内光伏产业发展，今年7月5日，国务院下发《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，提出“2013～2015年，年均新增光伏发电装机容量1000万千瓦左右，到2015年总装机容量达到3500万千瓦以上”的发展目标。据了解，课题组采用绝对辐照法溯源至SI单位，研制的标准太阳电池具有良好的稳定性，校准装置可以采用模拟光和自然阳光两种方法对标准电池进行校准，其不确定度达到1.6%(k=2)。课题的研究成果可为国内光伏产品检测提供技术支持，对促进我国光伏产业发展、调整能源结构、促进生态文明建设具有重要意义。
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WRR
r低Card温yioo辐gme射ent计iecr
黑体
绝对辐射计
陷d阱eTtr探eacp测to器r
标准灯
NVPS
户外
标Sdt准eatn探edc测ator器dr
DSR
光谱仪
Re标 fer准en电ce池cell
U1 太阳模拟器
标准电池片
被测电池片
U2
光伏组件
Custom-made (14#, Changping Campus)
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
2
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
3
太阳电池片测量量值传递体系
偏压时主要考虑扩散电容，扩散电容随外电 压成指数型变化，IV测试过程中扩散电容动 态变化，Isc-Voc外电压变大，Cd变大，为电 容充电，测量电流偏小；Voc-Isc外电压变小， Cd变小， 为电容放电，测量电流偏大。
C j = Cd + Cb
Cd
= C0
exp( qV kT
)
阶梯型偏压负载模式：正反 扫差异与Td有关。
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
5
稳态模拟器选择—高效容性电池测试脉宽要求
PN结电容分为势垒电容和扩散电容，在正向
∫ ISTC＝
×
dλ
校准不确定度 0.9%水平（国 际太阳电池计 量第一梯队）
AM1.5G太阳辐射强度光谱分布
绝对光谱响应度
Irradiance = 1000W/m2
(mA)
NIM116# 2.0
1.5
1.0
测量偏差0.5 0.0 -0.5
-1.0
-1.5
-2.0
NIM
NIST
--
中美双边比对
ISTC
电池样值品 单晶 单晶 MMF
WPVS&156mm 1.0014
WPVS& 1.0096
多晶 WPVS& 1.0078
WPVS&CIGS 1.012
电池样值品 单晶 单晶 多晶 MMF
WPVS&156mm 1.0008
WPVS&NIM 1.004
WPVS&NIM 1.0041
WPVS&CIGS 1.005
Voc/mV 731.1 730.5 730.3 730.7 733.2
Pm/W 4.688 4.260 4.537 4.559 4.337
Im/A 7.788 7.495 7.821 7.823 7.488
Vm/mV 602.0 568.3 580.1 582.8 579.2
遮挡差值 /A
0.073 0.071 0.073 0.070
有旁路二极管72cell 125mm*125mm单晶
光伏组件遮挡辐照度实验
无旁路二极管72cell 125mm*125mm单晶
16
1000W/m2辐照度定标-标准太阳电池位置选取
社阳证准会模字号公拟第：用器2[280计校21号5量准]国标装社准置量：，标太标计 辐装专照置利均：，匀专检性利测和号太稳阳：定模ZL性拟2的器010
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
18
探针遮挡对辐照度影响
探针情况 All
no 1# no 2# no 3# No 1#+2#
Isc/A 8.328 8.363 8.353 8.361 8.386
接触电阻影响分析
14
1000W/m2辐照度定标-均匀性
电池片遮挡辐照度实验
结论：对于电池片，其短路电流 与辐照度平均值成正比，与辐照 度分布无关，无热斑效应。只要 准确找到平均辐照度，辐照均匀 性对IV测试结果影响较小。
不同遮挡情况下电池片IV曲线
电池片短路电流随遮挡透过率变化
15
辐照均匀性对光伏组件IV性能的影响
修正后Isc=8.328+0.035+0.025+0.033=8.421
19
探针排：2.5mm
3栅，全主栅，2mm栅线
探针情况 All no 1# no 2# no 3#
Isc/A 8.328 8.363 8.353 8.361
Voc/mV 614.1 613.9 614.0 614.2
遮挡差 Pm/W Im/A Vm/mV 值/A 3.939 7.818 503.9 3.757 7.751 484.7 0.035 3.867 7.831 493.8 0.025 3.770 7.761 485.8 0.033
160
140
120
700nm-1800nm
100
80
60 350n
40 m-
20 700n
0
m
350 450 550 650 750 850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750
Wavelength[nm]
Spectral Graph
250
ASTM 470 AM0
标准太阳电池位置
1横纵1x向向11 A22122-ccKmm10 最最大小值值 113229..1488 不均匀度 1.03% 横向 16cm 纵8x向8 C126-cJm9 最最平大小均值值值 111333011...391176 不均匀度 0.63%
17
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
光谱响应度 年 次 300nm-1000nm 关键比对 比对 APMP
APMP.PR-K2.b 20 5
“主标导准国测太家量阳认（电监C池N委CSA能T-C1力条4-验B件1证5下）计短”划路项电目流
标准太阳电池双边比对 标准太阳电池国际比对
NIM-NIST EURAMET.PR-S5
主导国内键首参次数光国伏内组比件对光电性能关 参加件国的家光认电监性委能能测力量验（证CN计CA划-1项5-目B1“94）光”伏组
Voc/mV 614.1 613.9 614.0 614.2 614.2
Pm/W 3.939 3.757 3.867 3.770 3.149
Im/A 7.818 7.751 7.831 7.761 7.322
Vm/mV 503.9 484.7 493.8 485.8 430.0
遮挡差值 /A
0.035 0.025 0.033 0.058
Isc
Voc Voc
Isc
连续型负载模式：正反扫 差异与 变阻曲线有关。
低容性电池：可瞬态光源多次闪 光分段测试。
高容性电池：必须长脉冲光源
或稳态光源。
6
NIM电池片测量方案
解决关键问题： 1、1000W/m2确定； 2、探针遮挡影响； 3、稳态下温度准确测量。
7
NIM电池片测量方案
解决关键问题： 1、1000W/m2确定； 2、探针遮挡影响； 3、稳态下温度准确测量。
2 0577557.9
太阳模拟器辐照不均匀度、不稳定度校准装置示意图
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A 130.98 130.96 130.48 130.03 129.80 129.88 130.00 130.04 130.42 130.86 131.19 B 130.41 130.63 130.36 130.24 129.98 130.10 130.09 130.10 130.32 130.56 130.60 C 129.55 130.52 130.43 130.40 130.31 130.33 130.57 130.40 130.37 130.45 130.27 D 129.63 130.66 130.70 130.61 130.60 130.91 131.04 130.33 130.59 130.50 130.15 E 129.48 130.61 130.89 130.97 131.18 131.55 131.58 130.69 130.95 130.89 130.29 F 129.92 131.03 130.95 131.34 130.90 131.97 131.75 131.25 131.07 130.99 130.12 G 129.89 131.10 131.32 131.42 131.49 131.79 131.54 131.41 131.30 130.95 130.32 H 130.81 131.19 131.25 131.22 131.31 131.43 131.18 131.11 131.24 131.25 130.62 I 130.72 131.63 131.38 131.34 131.29 131.50 131.53 131.53 131.58 131.56 131.01 J 131.60 131.88 131.71 131.53 131.67 131.67 131.63 131.65 131.88 131.66 132.18 K 130.94 131.63 131.31 131.00 130.64 130.81 130.87 131.20 131.43 131.95 131.82
WPVS&CdTe 0.977
WPVS&CIGS 1.008
A+太阳模拟器 NIM双灯太阳模拟器
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
MMF
=
λ1 λ2
λ1 λ2
∫ S(λ) ⋅ Em (λ) ⋅ dλ ∫ Es (λ) ⋅ dλ
λ1
λ1
A+级太阳模拟器光谱
1.2000E+00 1.0000E+00 8.0000E-01 6.0000E-01 4.0000E-01 2.0000E-01 0.0000E+00
NIM双灯模拟器光谱
300 357 414 471 528 585 642 699 756 813 870 927 984 1041 1098 1155
遮挡引起辐照度偏差：1.1%
4栅，全主栅，0.9mm栅线
探针情况 All no 1# no 2# no 3# no 4#
Isc/A 8.452 8.525 8.523 8.525 8.522
3栅，断主栅，1.5mm栅线
探针情况 All no 1# no 2#
Isc/A 8.510 8.606 8.606
11
1000W/m2辐照度定标-光谱失配
1. 光谱分布范围：300~1800 nm。 2. 光谱失配度：A级（偏差5%以内， 50nm分段积分比较）
② ① ⑥⑧
⑤ ④ ③
⑨ ⑦ ⑩
Irradiance Area
uW/cm*cm/nm
JIS Standard AM1.5G XHS-220S1
200
180
8
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
9
1000W/m2辐照度定标-WPVS标准电池校准
社阳置量会电标，公池计标用光证准计电字号量性第：标能[2280准校31号5准：]国装太社
高容性太阳电池片测量技术研究
中国计量科学研究院 光学所 Optics Division of NIM
张俊超
2016.08.24 南京
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
遮挡引起辐照度偏差：3.4%
U(ISTC)=0.9%(k=2)
NIM
U(ISTC)=1.1%(k=2)
NIST
10
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
XHS-220S1
200
nm150 / m c * m c / uW100
50
0
350
450
550
650
750
850
950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750
nm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12
1000W/m2辐照度定标-光谱失配
具有代表 性电池
λ2
λ2
∫ S(λ) ⋅ Es (λ) ⋅ dλ ∫ Em (λ) ⋅ dλ