太阳能电池测试系统20080331
太阳能电池连续光谱测试系统研究
Ke y wo r ds:C u n t i n u o u s s p e c t r a l r e s p o n s e; S h o r t c i r c ui t: L o c k — i n a m p l i f i e r
主 要 能源 。
1 太 阳能电池 的原理及 电特性
太 阳 能 电池 是利 用 半导 体材 料 的光 电效应 把 光能转 化 为
电能 的器 件, 如 图 I为晶体硅太 阳能电池的结构 图。 晶体硅 太阳 能 电池以硅 半导体材料制成 大面积P一Ⅳ结进行 工作, 一般采用 +/ , , 同质结 的结 构, 如 在约 l × 1 0 面积 的 P型硅 片( 厚度 约 为5 0 0 u m) 上用扩散法 制作 出一层很薄 ( 厚度约为0 . 3 l a n ) 的经过重 参杂 的型层 。 然后在型层上面制 作金属栅线 2 o 1 4 . 5
太
电池连续光谱测 试系统研究
张春 雷, 李 润阳, 李长春
( 9 1 2 4 5 部队 , 辽宁葫芦 岛 , 1 2 5 0 0 1 )
摘要 : 本文依据 国家标准 G B 1 1 0 0 9 - 8 9 设计一个太 阳能电池连续光谱 响应测试 系统 。 由于牵涉到微信号的采集与放大, 本系统 采用锁相 放大技术, 以提高测量结 果的信 噪 比。 根据实验 室现有条件 , 设计一个基本符合标准且符合样 品特征 的测试 系统 并
Z h a n g C h u n l e i , L i R u ny a n g , Li C h a n g c h u n
太阳能电池测试系统研究与分析
SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY毕业论文太阳电池测试系统研究与分析学院:电气与电子工程学院专业:电子信息科学与技术学生姓名:XXX学号:******xxxx指导教师:***20 年月摘要摘要在现代太阳电池生产中,存在着大量太阳电池伏安特性的测试问题。
由于一般的二线制测试方法,测量结果会由于引线上的压降影响而不准确。
因此,本研究采用电源负载四端法(即四线制测量原理),设计一种能够根据不同的被测件,自动实现自适应调节,选择不同的程序放大模块,满足不同等级的电流电压测量的需求,准确测量各个参数的太阳电池测试系统。
太阳电池测试系统主要包括太阳光模拟器、基于ATmegal6单片机的数据采集与控制单元和基于PC上位机的数据处理单元;它的工作过程为:采用脉冲氙灯太阳光模拟器作为光源,模拟器发出的光照到太阳电池上,经A/D转换器把模拟信号转化为数字信号,经RS-232接口送入计算机进行数据计算与显示,实现太阳电池电流、电压,温度和光强的测量;本论文研究的内容主要包括:总体方案论证、光学系统研究、数据采集与处理系统研究、软件设计与误差分析;其中选用了精密放大器AD620AN,两端式的电流型集成温度传感器AD590,进行数据的采集,数据处理的核心部件是ATMEL公司的A VR系列单片机ATmegal6,以及TI公司的16位A/D转换器ADS8341和D/A转换器TLV5618等。
另外通过软件设计能有效地实现太阳电池特性的测量,并对可能造成的误差进行了分析,验证了方案的可行性。
此测量系统具有工作稳定、分辨率高、自动选择合适的测量范围等特点,测量范围为电压:0~50V,电流:0~10A,分辨率:电压:1mV电流:1mA。
本设计可以解决各种太阳电池的参数测试问题,通过太阳电池测试系统得到的参数可以用来评价太阳电池性能优劣。
完善太阳电池测试系统有利于研究电池特性,进而改善电池性能,具有现实意义。
简易太阳能电池测试系统的硬件设计
简易太阳能电池测试系统的硬件设计目前,世界各国对于光伏发电技术都非常重视,都在增加对光伏产业的研究及投入,太阳能电池组件每年都在以几十,甚至几百MW的速度在批量生产。
对太阳能电池系统质量的检测尤为重要,需要建立一套自动化测试系统。
自动化测试系统能在较短的时间内测出太阳能电池的工作电压、电流及最大功率点,并能自动绘出其特性曲线,并能给出其数据拟合的模型。
一、测试系统的结构分析基于虚拟仪器的测试系统结构一般分为4层:(1)测试管理层;(2)应用程序开发层;(3)仪器驱动层;(4)I/O总线驱动层。
虚拟仪器的发展随着微机的发展以及采用的总线方式的不同,分为六种虚拟仪器系统:PC总线插卡型虚拟仪器系统;GPIB总线方式的虚拟仪器系统;VXI总线方式的虚拟仪器系统;PXI总线方式的虚拟仪器系统;并行式虚拟仪器系统;串行口虚拟仪器系统。
在本文中所研究的是基于PC总线方式的测试系统。
二、测试系统的需求分析系统需求分析工作是系统开发中的重要一步。
只有通过需求分析,才能把系统功能和性能的总体概念描述为具体的软、硬件需求说明,从而奠定整个系统的开发基础。
需求分析是把用户的要求明确地表达描述出来,解决系统“做什么”的问题。
需改变相应的数据采集子模块,所以测试系统应具有较好的可维护性。
系统硬件部分是整个测试试验的基础。
本文所研究的太阳能电池测试系统的硬件包括基础硬件和外围硬件,系统的基础硬件平台选用PC机平台,作为硬件系统的核心,集中控制总成的信号采集、分析处理、数据存储、打印输出;外围硬件则主要实现信号的采集与处理功能,它包括用于本测试系统信号调理电路、多功能数据采集卡和各种计算机内置卡槽等。
(一)数据采集卡的选择。
数据采集卡是实现将测试信号从模拟信号变成计算机能接受和处理的数字信号功能的硬件。
它主要由多路开关、放大器、采样/保持器、A/D转换器等环节组成。
对数据采集卡的选择,要注意数据分辨率和精度、采样速度、通道数、数据总线接口类型等方面来综合选择。
太阳能电池测试系统使用说明书
太阳能电池测试系统软件使用说明书By dyw2021-11-05深圳普瑞材料技术有限公司SHENZHEN PURI MATERIALS TECHNOLOGIES, CO., LTD网址:邮箱:**********************深圳市宝安区新安街道兴东社区71区佳兆业兴东科创园A栋6楼目录1、概述 (1)1.1概述 (1)1.2术语与缩写解释 (1)2、系统综述 (2)3、运行环境 (3)3.1硬件要求 (3)3.2操作系统 (3)4、系统操作说明 (3)4.1系统安装、部署 (3)4.2软件操作 (5)1、概述1.1概述近年来钙钛矿太阳电池因其创纪录的高效能、低廉的制造成本而备受瞩目,因此应用于评价太阳能电池测试系统的需求应运而生。
对于光源部分,现有模拟太阳能光源较常使用的一般是氙灯,但其具有一定的应用局限性,包括使用寿命短,价格高昂,输出光源为点光源,放热严重等缺点,这些限制因素都影响实验室采样的稳数据定性和可靠性。
LED光源具有使用寿命长,光衰不明显,体积小,功耗低,并且为冷光源,在集合以上优点的情况下,利用算法组合优化各种波长的比例,可以制备出发射模拟太阳光光源的LED面光源,从而为科研工作者提供更有保障的采样稳定性和可靠性。
另外一方面,影响钙钛矿电池商业应用的主要原因是其电池的稳定性,目前钙钛矿电池仅能在使役条件下工作数月,而传统的硅电池能够工作超过25年。
良好的电池封装结构可以使电池隔离水氧,使的电池的寿命得以延长,更重要的是在科研过程中屏蔽这些因素对材料测试结果的影响。
目前科研过程中封装器件的方法有很多种,但多为一次性永久封装,而且在封装过程中会对材料引入损伤。
普瑞材料开发了一款免封装的太阳能电池测试夹具,使用时封装过程简单,无需高温烧结、紫外照射,无化学反应,该夹具体积小巧、安装拆卸均可在手套箱内操作完成,取出手套箱即可直接使用。
本产品集合模拟太阳光LED面光源、配合可重复使用的无损免封装夹具及配套电池性能测试软件系统,为钙钛矿研究工作者量身打造的一款专门的便捷式的太阳能电池测试系统。
移动黑暗盒太阳能电池检测仪[实用新型专利]
专利名称:移动黑暗盒太阳能电池检测仪专利类型:实用新型专利
发明人:曹文瑞,曹健雄
申请号:CN200620147549.4
申请日:20061024
公开号:CN200968978Y
公开日:
20071031
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种能够检测太阳能电池板参数和有缺陷电池片位置的移动黑暗盒太阳能电池检测仪,它与九大参数测试仪、计算机连接;被检测的太阳能电池板安放在导光窗口和遮光毯下面的柜台面板上的遮光框内,遮光框四周是由凹凸条槽围制成的,且与遮光毯两边的凹凸条槽错位镶嵌,配合成移动密封装置;在其内的太阳能电池片由于不发生光伏效应,其内阻呈现出一个稳定的值,而在导光窗口内的电池片由于受到光的照射发生光伏效应,产生的光电流传送到九大参数测试仪,测试仪将测得的数据转换后传送给计算机;参数合格就指令导光窗和遮光毯向下行列移动,循环作业;若参数不合格计算机就指令停车用单孔遮光板插入导光窗口内,逐个检查确定有缺陷太阳能电池片的位置。
申请人:曹文瑞
地址:226610 江苏省海安县海安镇海南村27组56号
国籍:CN
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太阳能电池检测系统[发明专利]
专利名称:太阳能电池检测系统专利类型:发明专利
发明人:陈煜儒,谢惠民
申请号:CN202011293878.0申请日:20201118
公开号:CN112698171A
公开日:
20210423
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明提供一种太阳能电池检测系统,包含太阳能电池串、电源供应器及控制电路。
太阳能电池串包含多个太阳能电池及多个旁路二极管。
电源供应器用以产生检测电压至太阳能电池串,使多个旁路二极管具有跨压为检测电压。
控制电路用以在电源供应器产生检测电压后判断多个旁路二极管是否根据检测电压输出检测电流,若多个旁路二极管未输出检测电流,控制电路判定任一旁路二极管为断路,若多个旁路二极管输出检测电流,控制电路根据检测电流的电流值判断多个旁路二极管为正常或任一旁路二极管为短路。
申请人:友达光电股份有限公司
地址:中国台湾新竹科学工业园区新竹市力行二路1号
国籍:CN
代理机构:北京市立康律师事务所
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太阳能电池测试系统的设计
太阳能电池测试系统的设计黎步银;刘勇为【摘要】Currently the solar cell test equipment is most bulky and expensive. The paper presented a solar cell test system based on embedded technology.The system used STM32 as the main chip with voltage,current,irradiance,temperature acquisition module,serial communication module and display module.The system designed a mathematical model to fit I-V curve that can get characteristic parameters of solar cells.The results show that the experimentally measured parameters compared with the standard value,the solar batrery open circuit voltage accuracy that the system measured is 1.26%,the shor circuit precisicn is 2.84%.It can be seen that the system precision is about 3%,and its standand deviation is small,the designed system data fluctuation is small,and the system stabiling is good.%针对太阳能电池测试设备体积大、价格贵等,设计了一种基于嵌入式技术的太阳能电池测试系统。
太阳能电池输出功率测试系统
太阳能电池输出功率测试系统通常需要丈量太阳能'>太阳能电池的几项关键参数。
这些参数是:● VOC——开路电压。
在电流即是0时的电池电压。
● ISC——短路电流。
当负载电阻即是0时,从电池流出的电流。
● Pmax——电池的最大功率输出。
电池输出最大功率时的电压值和电流值。
I-V曲线(图1)上的Pmax点通常被称为最大功率点(MPP)。
图1 这张太阳能'>太阳能电池的I-V曲线显示了Pmax及其与Imax和Vmax的关系● Vmax——在Pmax点,电池的电压值。
● Imax——在Pmax点,电池的电流值。
●η——器件的转换效率。
当太阳能电池连接到某个电路时,这个值即是被转换的能量(从吸收的太阳光到电能)与被采集的能量的百分比。
这个值可以通过将Pmax除以输进的光辐照度(E,单位是W/m2,在标准测试条件下进行丈量),再乘以太阳能电池的表面积(AC, 单位是平方米)计算得到。
●填充因子(FF)—Pmax除以VOC再乘上ISC 。
●电池二极管属性。
●电池串联电阻。
●电池旁路电阻(或并联电阻)。
常见解决方案现在,太阳能电池测试解决方案主要有两种形式:完整的交钥匙系统和通用的测试仪器。
假如需要在太阳能电池最大输出功率时进行测试,很多研究实验室都具备低功耗四象限电源(有时也称为SMU),并具有以下功能:●提供精确的正电压和负电压(“提供”也可称为“施加”)。
●提供精确的正向和反向电流(提供反向电流也被称为电流流进到电源中)。
●精确地丈量待测器件(DUT)的电压和电流(丈量也被称为检测)。
大多数高精度四象限电源都只能提供3A的电流或20W的连续功率。
在测试较小的单个电池时,这些最大电流和功率是可接受的,但是随着电池技术向更高的效率、更大的电流密度和更大的电池尺寸推进,电池的功率输出将很快会超出这些四象限电源的最大额定值。
太阳能模组的输出通常会超过50W,而且可能会爬升至300W 或更高,这意味着很多针对模组的测试都无法使用四象限电源来完成。
太阳能电池QE测量系统介绍
Bosch公司单晶硅样品QE Mapping测试图
Solar Cell Scan 100
—典型客户名单
• • • • • • • • • • • • 华南理工大学材料学院光电系 吴宏滨 教授 有机聚合物 2010-3-5 香港中文大学应用物理系 黄景杨 教授 有机太阳电池 2010-5-12 台湾中山大学 曾百亨 教授 CIGS薄膜 2010-3-15 中山大学 太阳能研究所 刘勇副教授 染料敏化太阳能电池 2009-6-12 中科院半导体所 王晓东 研究员 III-V族化合物太阳电池 2010-9-8 北京交通大学光电所 何志群 教授 有机太阳电池 2009-11-18 中科院长春光机所 孙再成 研究员 量子点太阳电池 2010-12-16 南昌大学化学学院 陈义旺 教授 有机太阳电池 2010-3-1 北京大学 王东 教授 非晶硅薄膜太阳电池 2011-6-14 同济大学 程传伟 教授 有机太阳电池 2011-7-5 中南大学 李文章 教授 染料敏化太阳电池 2010-12-28 清华大学化学系 李广涛 教授 染料敏化太阳电池 2008-9-22
适用于多种结构的太阳电池
包括:单结Single junction、多结multi junction、薄膜thin film 等
系统主要特点
1)功能齐全,配置灵活 2)测量结果准确可靠
3)界面人性化,操作方便
4)本地制造,服务快速高效
系统特点说明之一:功能齐全,配置灵活
1. 系统涵盖了与QE相关的所有测试
解决问题
经销商通知用 户解决方案
• • • •
用户自行解决 等候原厂来人时解决 付费请原厂派人解决 办理返修报关,送回原厂解决
太阳能电池测试系统主要技术参数
附件主要技术参考指标一、热重分析仪技术指标(一)仪器要求:TGA 测量的是材料在一定环境条件下,重量随温度或时间的变化,目的是研究材料的热稳定性和组份。
可用于检测材料的分解温度,物质的热稳定性和氧化稳定性,预测材料的寿命,研究分解动力学等。
(二)技术参数1.温度范围:室温至1000℃2.*天平结构:下皿式天平,天平在上,加热炉在下,避免浮力效应。
3.*配置一位自动进样器4.*灵敏度:0.1μg5.称重精度:+/-0.01%6.加热速率:0.1~100℃/分钟7.动态基线漂移:<50μg(测试要求:用空白的铂金坩锅20℃/min从50℃升温到1000℃)。
8.降温速率:强制空气,从1000℃到100℃<9.5分钟9.恒温温度准确度:±1℃10.恒温温度精确度:±0.1℃11.智能等温技术:一个实验可以进行多种升温速率控制且不需要进行不同升温速率的校正,有利于多成分样品的分析。
(三)配置要求:12.主机:带有具有温度补偿的天平;13.*自动上样装置:一位自动进样器14.软件:可以进行自由转换的中英文控制/分析软件,并可免费升级;可安装在多台电脑之上。
15.一体化数字式流量控制:具有预加热功能,流量计整合在主机内,气体的流量和种类可计入到原始数据中,并可进行两路气体切换;16.原装进口冷却循环水系统17.铂金坩锅:6个;18.样品支架:2套19.电源变压器及其它必须的附件。
(四)售后服务20.生产厂家到最终用户现场安装、调试合格后验收。
21.由生产厂家为用户提供现场2人,2个工作日的设备仪器使用、维护技术培训。
22.产品质量按中华人民共和国有关质量标准实行“三包”服务。
23.生产厂为用户提供产品终身技术服务。
产品出现故障在24小时内响应,72小时内到现场履行维修服务义务。
二、差示扫描量热仪技术指标:(一)仪器要求:DSC测量的是与材料内部热转变相关的温度、热流的关系,可分析材料的特性,如玻璃化转变温度、熔点、冷结晶、产品稳定性、交联、氧化诱导期等。
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系统一:
太阳能电池量子效率测量系统
太阳能电池量子效率测量实际是首先测量太阳能电池光谱响应度,然后再经过计算得到。
太阳能电池的光谱响应度和量子效率的测测量对太阳能电池的生产工艺、性能研究和高效应用都是极其重要的。
一、量子效率测量原理
1. 太阳能电池的光谱响应的测量
光谱响应分为绝对光谱响应和相对光谱响应。
太阳电池的绝对光谱响应R A (λ)(单位:A/W)是指在某一特定波长λ处,太阳电池输出的短路电流I SC (λ) (单位:A)与入射到太阳电池上的辐射通量Φ(λ) (单位:W)的比值:
()()()
()1R A L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L λλλΦ=SC I 这里辐射通量Φ(λ)是用经过计量部门标定过的光电探测器测量,得到光电流Is(λ),其光谱响应为Rs(λ),则辐射通量为:
()()()
()2L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L λλλS S R I =Φ 将(2)代入(1),得到:
()()()
()()3R A L L L L L L L L L L L L L L L L L λλλλS S SC R I I = 2. 太阳能电池相对光谱响应的计算
在任一波长λ0下(一般为光谱响应的峰值),对太阳电池绝对光谱响应进行归一化。
得到相对光谱响应:
()()()
()40L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L λλλA A R R R R = 3. 太阳能电池量子效率的计算
利用测量的太阳电池光谱响应度,可以计算太阳电池的量子效率η(λ):
()()
()524.1L L L L L L L L L L L L L L L L L L L λλληA R =
这里λ的单位为:µm。
二、系统组成
太阳能电池光谱响应测量系统包括如下部分:
1. 辐射光源及其电源:根据要求可选择不同的辐射光源,一般用溴钨灯。
光源室还带有斩波器。
如果要求不高,可应用直流测量,此时可不用斩波器。
2. 分光单色仪:太阳电池的光谱响应范围在300-1200nm,至少要二块光栅。
这里考虑到发展,
选用三光栅单色仪,光谱范围覆盖200nm-2500nm 的紫外、可见-近红外。
单色仪部分还包括滤光片轮,用于消除多级光谱。
3. 探测器室:在探测器室中,放置太阳能电池和标准探测器。
太阳能电池和标准探测器放置在电
动位移台上,实现自动切换。
探测器室中包括准直光路,将单色仪出来的发
散光转换成平行光,并通过可变光阑调节输出
光的强弱。
探测器室中还包括偏置光,使之达到一个太阳
常数,恒定的照射在被测太阳电池上。
4. 电测电控系统:主要用锁相放大器测试信
号的采集,用电移台控制器和单色仪控制
器控制自动测量。
5. 软件:设置系统各各部分的参数、测试标准探测器和太阳电池的参数,计算被测探测器的光谱响应度和量子效率,将测量数据和曲线存档和打印输出。
三、主要技术指标
1.复合光源光谱范围:300-1100nm,
2.单色仪分辨率:FWHM≤0.1nm(@ 1200g/mm,Slit=0.02mm) 3.系统波长准确度: 0.2nm
4.系统波长重复性: 0.1nm
5.测量装置的附加误差:<2%(主要光谱范围)
6.偏置光源大于1个太阳常数
7.溴钨灯电源的漂移一般<0.02%/h
8.照射均匀性<±5%,
9.照射强度稳定性<±1%
系统二:
太阳能电池反射率测量
一. 光谱反射比测量原理
单色仪对光源进行分光,300nm-1350nm 的光辐射通过单色仪得到不同波长λ的单色光束,经过准直光学系统得到平行光束,再通过可变光阑可在Φ5mm 到Φ10mm 范围调节光束直径,然后通过积分球的入射孔和出射孔,以8º角照射在太阳电池样品上,其反射光被积分球汇集并由探测器接收转换成电信号测量。
首先关闭快门,测量暗信号S Aij (λ),再打开快门测量被测样品的光信号S tij (λ);在同样的光路中,放入标准反射率板,关闭快门,测量暗信号S Bij (λ),打开快门测得标准的光信号S Sij (λ)。
样品在X 和Y 方向移动,改变位置(分别对应i 和j),重复上述测量过程,从而得到光谱反射比:
()()()
()()()λρλλλλλρSij Bij Sij Aij Oij tij S S S S −−=
其中ρSij (λ)是标准的光谱反射率。
在测量的数据中,寻找最大值ρtij (λ0),按照如下公式归一化,得到评价参数:
()()()
0λρλρλρtij tij ij = 整个太阳电池的反射率可取平均值计算。
如果要求测量精度高,必须加参考系统。
二. 系统组成
太阳能电池光谱反射率测量系统包括如下部分:
6.辐射光源及其电源:根据要求可选择不同的辐射光源,一般用溴钨灯。
光源室还带有斩波器。
7.分光单色仪:太阳电池的光谱反射率测量范围在300-1350nm,至少要二块光栅。
这里考虑到
发展,选用三光栅单色仪,光谱范围覆盖200nm-2500nm的紫外、可见-近红外。
单色仪部分还包括滤光片轮,用于消除多级光谱。
8.样品室:在样品室中有准直光学系统、可变光阑、快门、XY电移台、样品、标准反射率板、积
分球和探测器等。
样品和标准板在X和Y两维电动位移台上,实现自动切换和空间扫描。
9.电测电控系统:探测器用光电倍增管和InGaAs探测器和高压电源,用锁相放大器测试信号的
采集,用电移台控制器和单色仪控制器控制自动测量。
10.软件:设置系统各各部分的参数、测试标准探测器和太阳电池的参数,计算被测探测器的光谱
响应度和量子效率,将测量数据和曲线存档和打印输出,并能绘制反射率均匀性的三维坐标图 主要技术指标
1.复合光源光谱范围:300-1100nm,
2.单色仪分辨率:FWHM≤0.1nm(@ 1200g/mm,Slid=0.02mm
3.系统波长准确度: 0.2nm
4.系统波长重复性: 0.1nm
5.照射光斑直径:Φ5mm~Φ10mm 可调。
6.照射光束和样品法线的夹角为8º。
7.反射率测量误差:Δρ<0.005。
系统三:
太阳能电池伏安特性测量系统
太阳能电池伏安特性测量系统由太阳模拟器、负载扫描、电流电压测量、数采、PC机和软件组成。
该系统系针对太阳能电池伏安特性测量,专门设计的高精度,全自动化的专业系统。
满足国家标准和国际标准要求。
z太阳模拟器辐照度≥1个太阳常数。
z负载能用PC机控制自动扫描。
z电流电压测量准确度优于±0.5%。
z根据客户选择,可进行温度控制和测量。
z软件功能强,自动绘制I-V特性图;自动计算Isc、Voc、Pmax、Vmax、Imax、FF等参数。
z软件界面友好。