太阳能电池I-V模拟器

Kewell-GK-IVS系列太阳能 I-V模拟器产品介绍

合肥科威尔电源系统有限公司依托合肥工业大学能源研究所在光伏行业多年的研究经验及成果，联合开发出Kewell太阳能电池I-V模拟器GK-IVS系列，产品分为120KW/630KW两种功率等级，120KW太阳能电池I-V模拟器可满功率测100KW或以下光伏逆变器，630KW太阳能电池I-V模拟器可满功率测500KW或以下光伏逆变器，可并且可多台并机使用。

GK-IVS系列太阳能电池I-V模拟器为太阳能电池阵列模拟电源，即太阳能电池I-V特性模拟器，产品主要部件均选用国际知名品牌，大屏幕LCD显示触摸式操作，采用IGBT式整流设计，转换效率高可达95%以上并且对电网的谐波污染小，主要应用于光伏逆变器研发及测试。

产品功能：一、程控直流电源：1)输出电压：电压可设定2)输出电流：限流点可设定二、太阳能电池I-V模拟器：1）电压输出范围：0～1000V2）输出电流：0～230A/0～1200A3)太阳电池阵列模拟I-V功能4)模拟不同温度及光照强度下的I-V曲线5)模拟光伏阵列局部阴影遮挡I-V曲线6)模拟缩放全天日照变化下I-V曲线7)测试静态和动态下MPPT效能8)具有资料存贮记录功能9)标准的输出接口USB / RS232 / RS485控制接口 GPIB(选配)10)即时的最大功率追踪显示11)LCD大屏幕显示，曲线、编程一目了然12)触摸式操作，简单便捷13)友好的人机操作界面，可本机操作也可通过上位机软件操作14)模拟全天累计电能计量（最新的附加功能）15)自动编程控制I-V曲线输出（可自动编程任意多条曲线，按时间运行）。

2太阳能电池的数学模型

2太阳能电池的数学模型太阳能电池的数学模型是太阳能电池模拟器系统设计的基础，本章从太阳能电池的工作原理、等效电路出发，详细介绍了太阳能电池数学模型的建模过程，给出了太阳能电池的数学模型，并且对该数学模型进行了仿真，证明了该数学模型的正确性，为下文提出六折线模型拟合太阳能电池的I-V特性曲线奠定了基础。

2.1太阳能电池的工作原理通常所说的太阳能电池指的是太阳能电池单体，太阳能电池单体是一种能够利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的半导体装置，它的转换效率一般可达百分之十五左右。

它通常是由大量的PN结串联而成的，整体结构一般是由一个P型半导体作为底座，在上面刻入N 型薄膜，并且通过金属导线把PN结的两端引出。

太阳能电池单体是最小的光电转换单位，输出电压和输电电流都很小，一般不可以直接作为电源使用。

通常都是将一定数量太阳能电池单体通过串联构成太阳能电池组件来使用。

太阳能电池组件的输出电压一般达到24V左右，24V的电压可用来为蓄电池充电，能够应用在各个系统和领域中。

当需要进行大功率光伏发电系统时，可以把这些太阳能电池组件通过一定的形式串联或并联起来，形成太阳能电池阵列。

太阳能电池阵列能够产生较大的功率，可以用在各个领域中。

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光生伏特效应，也称为光伏效应。

硅半导体结构如图2-1 a)所示，在图中，硅原子用正电荷来表示，硅原子四周的四个电子用图中的负电荷来表示。

当向晶体硅中掺入其他的杂质，如硼、磷等就会形成一个个很小的PN结。

当向晶体中掺入硼时，含有杂质硼的晶体硅的内部电子排列如图2-1 (b)所示。

图中，硅原子用正电荷来表示，硅原子四周的四个电子用负电荷表示，而图中黄色的就表示掺入的硼原子，由于硼原子的外部只有三个电子，就会吸引硅原子的一个电子过来，这样就会产生如图中蓝色的空穴，这个空穴又会因为没有足够的电子而去吸引别的电子，这样就形成了P ( positive)型半导体。

光伏标准电池功能说明

光伏标准电池功能说明在国际规范IEC 60904-9清楚定义评价太阳模拟器等级的方式，对于最大功率量测时的辐照度，使用标准电池来标定测试时的辐照度，但太阳模拟器光谱和标准测试条件AM 1.5G光谱必然的存在光谱误差，即使是等级A的太阳模拟器，仍有近±25%的误差。

而标准电池和待测样品的光谱响应若不同时，则必需透过IEC 60904-7计算光谱失配来修正辐照度。

为了减少测量上的误差以达到较精准的测量，光谱失配修正是必要的，使用一合适光谱的光伏标准电池，可以减小光谱失配。

而最合适待测电池的标准电池就是使用相同材料的电池，因其有相同的光谱响应，但大部份的材质都是不稳定的，容易有衰退现象，较不宜直接当标准电池。

所以使用较稳定的晶硅当基板，再搭配不同的窗口过滤成近似待测电池的光谱分布，来达成不同材料的光谱响应，减小光谱失配的影响，也较无衰退的影响。

在标准测试条件STC下，光谱失配对于最大功率测量所带来的误差会因所使用的光源光谱还有标准电池和待测电池的光谱响应而有极大的变化。

利用较为稳定的晶硅电池当基板，再搭配合适的过滤窗口，来达到不同材料的光谱响应，可减小光谱失配的影响。

光伏标准电池是太阳能模拟器校准及太阳能电池I-V特性测量重要的组成部分。

凭借独特的滤片技术，可以大幅降低传统太阳能电池测量的光谱失配问题。

标准2厘米晶硅电池搭配特殊滤片，可获得各种所需电池的光谱响应。

主要技术指标DeviceCell and Window Materials单晶硅/多晶硅/铜铟镓硒(c-Si/mc-Si/CIGS) 晶硅电池+石英窗口非晶硅/染敏/有机 (a-Si/DSSC/OPV) 晶硅电池+KG5窗口非晶/微晶硅 (a-Si/u-Si)晶硅电池+KG2窗口与晶硅电池+RG610窗口电池与窗口对照表适配误差计算Spectral Mismatch Factor MMFMono-Si DSSC OPV LBG-OPVPVK Mono-Si 1.000000 1.115042 1.118173 1.074864 1.078538 KG5 0.895156 0.998136 1.000939 0.962171 0.965460 KG3 0.910652 1.015415 1.018266 0.978827 0.982173 Enli-PVK0.9305761.0376321.0405451.0002431.003662Test sampleReferencecell标准电池光谱响应◆太阳光模拟器校准 ◆ 光伏电池校准 ◆ 符合WPVS 要求◆ 符合IEC 60904-2设计要求 ◆ 符合ISO/IEC 17025:2005溯源体系，追溯到SI 国际单位制应用SRC-2020 Series Solar Reference CellIf the user requires thermocouple K type , then please change from -RTD to -TC . Ex: SRC-2020-KG2-TC。

太阳模拟器辐照不均匀性对光伏组件l—V性能测试的影响

太阳模拟器辐照不均匀性对光伏组件l—V 性能测试的影响作者：张万辉，曾婵娟，曾飞，林荣超，胡振球，刘付建来源：《广东科技》 2015年第16期张万辉1，2，曾婵娟1，曾飞1，林荣超1，胡振球1，刘付建1（1. 广东产品质量监督检验研究院，广东佛山528300；2. 中山大学物理科学与工程技术学院国家光电材料重点实验室太阳能系统研究所，广东广州510006）摘要：以太阳电池单二极管等效电路模型为基础，构建了3个电池片串联组合的等效电路图，利用此模型模拟分析了当太阳模拟器辐照存在不均匀性条件下光伏组件的I-V特性，研究结果表明即使在入射到电池组合上的总能量与辐照均匀分布时的能量一样的情况下，电池组合的I-V特性将偏离辐照均匀时的曲线，电池的最大功率、短路电流随辐照不均匀的增大而减小，填充因子随辐照不均匀的增大而增大。

关键词：太阳模拟器；太阳电池短路电流；太阳电池最大功率0引言测量太阳电池和光伏组件的电性能，一般利用自然光或太阳模拟器，由于自然光受地理位置、气候等多种因素影响，实验室多采用模拟器在室内测试太阳电池的I-V特性。

一般在一定温度条件和辐照条件下，测试其电流-电压曲线，同时采用与被测电池或组件光谱响应基本相同的标准电池测量入射光的辐照度，再将测得的电流和电压数据修正到标准测试条件。

为评价模拟器的优劣，国际电工委员会提出了IEC60904-9标准对模拟器性能进行评价［1］，主要从光谱分布、辐照均匀性、辐照稳定性三个方面进行评价。

其中模拟器光谱分布对测试结果的影响已开展了大量的前期工作［2-5］，而辐照均匀性对测试结果的影响讨论较少，本文即利用太阳电池等效电路模型对辐照均匀性对I-V特性测试结果的影响进行分析。

1研究方法根据实际情况和具体研究问题的不同，太阳电池有理想二极管等效模型、单二极管等效模型、双二极管等效模型等［6-7］。

在本文的讨论中，我们选择单二极管等效模型对太阳模拟器不均匀性对测试结果的影响进行研究，具体的太阳电池的等效电路如图1所示。

太阳模拟器介绍

太阳模拟器这里主要解释光伏产业用太阳模拟器.太阳模拟器是用来模拟太阳光的设备,在光伏领域里,再配以电子负载,数据采集和计算等设备,可以用来测试光伏器件(包括太阳电池片,太阳电池组件等)的电性能,如Pmax, Imax, Vmax,Isc,Voc,FF,Eff, Rs, Rsh以及I-V曲线等.这些参数不仅能够从一定程度上反应出电池的性能,也关系到电池最后出厂的等级和价格.因此,一台可靠的太阳模拟器,不仅对生产工艺有参考意义,更关系到产品的品质和制造厂商的利润和信誉.对于光伏性能测试,可用的商业化太阳模拟器有两类,一类是稳态模拟器(例如滤光氙灯,双色滤光钨灯-ELH灯或改进的汞灯),这类模拟器适用于单体电池和小尺寸组件的测试.另一类是脉冲模拟器,由一个或者两个长弧氙灯组成,这类模拟器由于在大面积范围内辐射度均匀性好,能够更好地适应于大尺寸组件的测试.这类模拟器的另外一个优点是,被测电池热输入可以忽略,这样在测试时被测点出与环境测试温度保持一致,而环境温度是可以很容易精确测量的.脉冲发生网络,数据采集和处理系统通常做为模拟器的部件提供.一.模拟器要求1.总辐照度模拟器必须能够在测试平面上达到1000W/平方米的标准辐照度(用标准电池测量),并根据需要可对辐照度在标准辐照度值上下进行一定的调节.2.光谱匹配模拟器光谱辐照度分布应与标准光谱辐照度分布匹配.等级A的匹配度在0.75~1.25,等级B的匹配度在0.6~1.4,等级C的匹配度在0.4~2.03.均匀度在测试平面上,指定测试区域内的辐照度应该达到一定的均匀度,辐照度用合适的探测器量测.等级A的辐照均匀度<=+/-2%,等级B的辐照均匀度<=+/-5%,等级C的辐照均匀度<=+/-10%.对于单体电池和电池串的测试,探测器最大尺寸应小于电池最小尺寸的一半.对于组件,探测器尺寸应不大于组件中单体电池的尺寸.不均匀度=+/-((最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度))*100%其中,最大辐照度和最小辐照度是指在指定范围内探测器在任意指定点的测量值.4.辐照稳定度数据采集期间,辐照度应该具有一定的稳定度.等级A的稳定度在<=+/-2%,等级B 的稳定度在<=+/-5%,等级C的稳定度在<=+/-10%,辐照不稳定度=+/-((最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度))*100% 其中,最大辐照度和最小辐照度是数据采集期间在测试平面内探测器在任意指定点的测量值.具体的测试方法请参考IEC 60904-9.二.市场概况PASAN,SPIRE和BERGE的大面积太阳模拟器目前是国际上被广泛认可的.在稳定性和一致性上有较强的优势.但是百万级的价格却是国内用户很难接受的.再加上昂贵的售后服务费用,他们的设备并没有成为国内电池制造厂商的主力.鉴于国内的状况,国内的不少科研单位和大学也一直致力于太阳模拟器的研究开发.主要代表是西安交通大学的陕西众森电能科技有限公司和上海交通大学太阳能研究所的上海赫爽太阳能科技有限公司。

光伏组件用太阳模拟器I-V测试仪校准方法研究

光伏组件用太阳模拟器I-V测试仪校准方法研究林剑春【摘要】光伏组件的功率测量与太阳模拟器I-V测试仪密切相关。

为了满足光伏组件制造企业在产线上对I-V测试仪进行快速校准的需求，文中提出了一种基于标准光伏组件比较测量的校准方法，并进行了不确定度分析计算。

测量时，将标准光伏组件放置在太阳模拟器有效工作面上并保持位置不变，再用数字信号采集装置分别对标准光伏组件的开路电压和短路电流进行测量，然后将测量结果与太阳模拟器I-V测试仪得到的数值进行比较，得到修正系数。

该方法综合考虑了辐照度、温度、采样时间等因素。

根据分析，开路电压校准结果的相对扩展不确定度为1.6%( k=2)，短路电流校准结果的相对扩展不确定度为1.8%(k=2)，该过程能够较好地保证光伏组件功率的准确测量。

%Power measurement of Photovoltaic (PV) modules is closely related to solar simulator I-V tester. In order to meet the requirement of PV module manufacturing enterprises for solar simulator I-V tester calibration in production line, we propose a calibration method based on comparison of measuring the same standard PV module and calculated the calibration uncertainty. The correction factor is obtained by comparing the open-circuit voltage and short circuit current of the same standard PV module measured by the digital signal acquisition device with the results measured by solar simulator I-V tester. The standard PV module should be placed in the effective working place of the solar simulator and be kept in the same position. This method takes into account the irradiance, temperature, sampling time and other factors. According to the analysis, the relative expanded uncertainty of the open-circuit voltage calibration results is 1.6%( =2), and the relative expanded uncertainty of the short-circuit current calibration results is 1.8%( =2), which results in accurate measurement of the PV modules.【期刊名称】《质量技术监督研究》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P6-9,13)【关键词】光伏组件;太阳模拟器;I-V测试仪;校准【作者】林剑春【作者单位】福建省计量科学研究院，福建福州 350003【正文语种】中文1 前言光伏组件是光伏发电系统中的核心部件，其功率大小直接影响到光伏电站的发电量，而光伏组件的功率通常是用太阳模拟器进行测量的[1]。

太阳能电池模拟

1 引言太阳能〔Solar Energy〕，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。

自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。

但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步开展。

太阳能的利用有被动式利用〔光热转换〕和光电转换两种方式。

太阳能发电一种新兴的可再生能源。

目前，在航天电源领域内，绝大多数卫星电源均使用太阳能电池作为其动力核心。

卫星电源的性能直接影响到卫星的性能和工作寿命，对卫星的正常运行和使用也有重大的影响。

因此，为了提高电源系统的性能和可靠性，对卫星电源系统进展仿真和测试评估具有十分重要的意义。

卫星的空间工作条件恶劣且复杂，温度X围大，日照条件变化迅速，且太阳能电池方阵处于高能粒子辐射下，在地面上无法采用实际的太阳能电池方阵来再现卫星在空间轨道中的工作状态，因此需要采用太阳能电池模拟器〔Solar Array Simulator，简称SAS〕来模拟太阳能电池阵在空间的工作状况。

SAS是卫星电源模拟器的重要组成局部，其主要任务是真实地遵循太阳能电池方阵在各种复杂空间条件下的实际输出特性曲线，在卫星的地面测试阶段代替太阳能电池方阵为卫星上的各分系统供电。

2 太阳能电池的数学模型根据太阳能电池原理和图1 所示的实际测量结果建立了多种模型，用于太阳能电池的测试和应用研究。

事实证明，这些模型具有足够的工程精度。

2.1 单指数模型图2 示出太阳能电池的等效电路。

Iph 取决于太阳能电池各工作区的半导体材料性质和电池几何结构参数以与入射光强、外表反射率、前后外表复合速度、材料吸收系数等。

由于器件的瞬时响应时间相比于绝大多数光伏系统的时间常数显得微不足道，因此分析中可忽略结电容。

设定图中所示的电压、电流为正方向，由固体物理理论和全电路欧姆定律即可推出目前常用的单指数形式的太阳能电池模型：式中I0———二极管反向饱和电流q———电子电荷I———电池的输出电流K———波尔兹曼常数T———绝对温度A———二极管品质因子〔曲线因子〕，一般A=1～2：2.2 双指数模型在单指数模型中，在不同的电压X围内，决定IVD 的因素也不同。

太阳电池IV曲线修正参数的确定方法

１修正公式
１．１第一种修正方法
ＩＥＣ６０８９１标准规定的太阳电池Ｉ－Ｖ曲线温度和辐照度修
正的第一种方法［３］是：
Ｉ２＝Ｉ１＋ＩＳＣ×（Ｇ２／Ｇ１-１）＋α×（Ｔ２-Ｔ１）
（１）
Ｖ２＝Ｖ１－ＲＳ×（Ｉ２-Ｉ１）-ｋ×Ｉ２×（Ｔ２-Ｔ１）＋β×（Ｔ２-Ｔ１）
（２）
１．２第二种修正方法
ＩＥＣ６０８９１标准规定的太阳电池Ｉ－Ｖ曲线温度和辐照度修
ＶＯＣ绝对温度系数：β＝-０．１７８３Ｖ／Ｋ；ＶＯＣ相对温度系数：βｒｅｌ＝-０．００３９Ｋ－１。
为了使测试结果具有代表性，选择常见型号的太阳电池作为测试样品，其尺寸为：长×宽×高＝１５８０ｍｍ×８０８ｍｍ× ３５ｍｍ，７２片１２５ｍｍ×１２５ｍｍ单晶硅电池片串联。
２．１温度系数的确定
从修正公式中可以看出，在进行太阳电池Ｉ－Ｖ曲线的温度和辐照度修正之前必须先知道样品的温度系数，以此作为输入参数来确定样品的修正参数。
从式（２）中可以看出Ｋ值在电压的温度修正中起作用。因此可以保持辐照度恒定，改变样品温度测得一系列的Ｉ－Ｖ曲线。将较高温度下的测试数据代入公式（２）中修正到最低温度下，试着改变Ｋ的数值来使修正后的曲线都能够与最低温度下实测的曲线相互重合，用这种方式来找到合适的Ｋ值。
２样品基本参数的确定
ＹＵＡＮＭｉｎｇ－ｈａｎ，ＬＩＵＷｅｎ－ｘｉａｎｇ，ＸＵＺｈｅｎｇ－ｙｕａｎ，ＺＨＵＸｕｅ－ｍｅｉ，ＭＡＨｏｎｇ－ｂｉｎ（ＴｉａｎｊｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｕｒｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＰＶｍｏｄｕｌｅｓ＇Ｉ－Ｖｃｕｒｖｅｓ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＰＶｍｏｄｕｌｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｒａｄｉａｎｃｅｏｆｓｕｎｓｉｍｕｌａｔｏｒｃａｎ＇ｔｒｅａｃｈＳＴＣｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｔｏｂｅｃｏｒｒｅｃｔｅｄｔｏＳＴＣｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ＩＥＣ６０８９１ｓｔａｎｄａｒｄｐｒｏｖｉｄｅｓｔｗｏｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｗｈｉｃｈｂｏｔｈｎｅｅｄｔｏｋｎｏｗｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｉｒｓｔ．Ｈｏｗｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＶｍｏｄｕｌｅｓ；Ｉ－Ｖｃｕｒｖｅｓ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｉｒｒａｄｉａｎｃｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ．

KDCIV系列光伏阵列IV模拟器

KDC/IV系列光伏阵列IV模拟器产品简介合肥科威尔电源系统有限公司最新推出KDC/IV系列光伏阵列IV模拟器最大输出电压达1500V，单机最大输出功率为15kW，采用移相全桥软开关技术，效率在93%以上。

可以精确的仿真太阳能光伏阵列，确保了I-V模拟器实际输出的精度和动态特性。

KDC/IV系列光伏阵列IV模拟器是测试逆变器MPPT效率的重要工具，产品性价比高，解决了光伏逆变器MPPT跟踪及其效能满载测试的难题。

KDC/IV系列光伏阵列IV模拟器电路原理图如下，三相交流380V输入，输出直流0～1500V可调，输出电流0～35A可调，输出最大功率可达15kW。

直流源主要由输入整流(AC-DC)电路、DC-DC电路以及控制通讯电路等三部分构成。

交流输入通过整流电路得到直流电压，再通过DC-DC电路得到输出可调的直流电压和直流电流，从而得到需要的模拟直流源，通讯接口电路主要是为了上位机与下位机之间的信息交换，以查看和设置直流源的工作状态。

KDC系列高频直流源电路原理图产品功能特点●自动宽范围输出电流可达35A电压达到1500V（可以多机并联使用）；●自动编程控制I-V曲线输出（可自动编程任意多条曲线，按时间运行）；●模拟不同类型太阳电池阵列I-V曲线（单晶，多晶，薄膜）；●模拟不同温度及光照强度下的I-V曲线；●模拟光伏阵列局部阴影遮挡I-V曲线；●模拟缩放全天日照变化下I-V曲线；●静态和动态下MPPT效能测试；●内置EN50530及CGC/GF004关于动态MPPT测试要求，一键式调取测试；●模拟全天累计电能计量；●输出电流、电压精度高；●多种标准的输出接口CAN/USB/RS485/ETHERNET；●转换效率最高可达93%以上；●LCD大屏幕显示，曲线、编程一目了然，触摸式操作，简单便捷；●具有资料存贮记录功能；●友好的人机操作界面，可本机操作也可通过上位机软件操作●标准3U机箱，方便安装。

iec标准体系下不同光伏器件i-v特性曲线测试对比分析

为了形成非辐照度背景，因此需要使用挡板将测试区域的大小限制为被测设备的大小，使被测表面上的辐照度在设备非暴露侧的任何点上不超过3W/m2。

1.3 光伏阵列的测试要求光伏阵列在辐照测量要求、温度测量要求与电气测量要求等方面存在一定差异。

在辐照测量方面，需选择在太阳辐照度的漫反射含量不超过30％下进行，在I-V 测量过程中的辐照度变化不超过2％，平面辐照度应至少为700 W/m2。

在温度测量方面，测量阵列温度的位置，应选择至少一个位于中心的组件，一个具有对流效果最佳的上游组件和一个具有对流效果最差的下游组件，通过至少三个不同位置温度的测试来反映阵列温度的不均匀性。

对于电气测量，阵列的I-V特性曲线的测试应达到目标阵列电压、电流和功率水平，开路电压和短路电流的精度需要达到±1%。

2 I-V曲线测量程序对比2.1 双面光伏组件的测试程序双面光伏组件I-V特性曲线的测试程序与常规光伏组件相比，在测试之前需要对组件双面性参数以及后辐照度驱动功率增益产量BiFi进行确定，之后再进行I-V 曲线的测量。

双面特性参数的测量：包括短路电流双面性、开路电压双面性、最大功率双面性。

为了确定试样的双面性，需要在STC条件下测量前后两侧的I-V特性，并且测量时需要使用非辐照背景，以避免未曝光侧的照射。

后辐照度驱动功率增益产量BiFi测量：单位太阳光辐照度的组件的功率增加量。

在双面照射的情况下，正面为1000W/m2，背面至少采用两种不同的辐照度。

而在采用单面照射时，在正面至少有两个不同的等效辐照度，等效辐照度的计算是通过双面系数将背面辐照度的大小换算为正面辐照度。

BiFi大小是从最大功率P max 与背面辐照度G r 数据线性拟合得到的斜率。

I-V曲线的测量：建议测量被测器件和其密封剂的透射率，用于对辐照度进行修正，之后按照与常规光伏I-V曲线相同的测试步骤测量。

在最后测量结果中，都需要报告组件在背面辐照度为100W/m2和200W/m2时的最大输出功率P maxBiFi100和P maxBiFi200。

太阳电池组件I-V曲线测试

0.6-0.7
18.3±20%
0.7-0.8
14.8±20%
0.8-0.9
12.2±20%
0.9-1.1
16.1±20%
检验辐照不均匀度的方法是，在测量区域内：
± E max− E min ×100%
E max+ E min
其中 Emax 代表该区域内最大辐照度，Emin 代表该区域内最小辐照度。检验辐照不稳定度的方法相同，
η
=
Ιs
=
∫
e 0
(λ)
Q t
(λ)
dλ
Ιt ∫ e (λ) Q (λ) dλ
0
0
∫ e (λ) Q (λ) dλ ∫ e (λ) Q (λ) dλ ∫ e (λ) Q (λ) dλ
t
t
=0
t
×t
0
∫ e (λ) Q (λ) dλ ∫ e (λ) Q (λ) dλ ∫ e (λ) Q (λ) dλ
t
作为标准太阳电池组件的传递，在标准测量条件下测量短路电流之后就已经完成了。获得 I—V 特性曲线、开路电压以及工作电流和电压，在任何复现被传递的太阳电池组件的短路电流的辐照度下都可以实现。因为对于一个组件，在标准测量条件下，I—V 特性是不可改变的。
根据标准测试条件的要求，在不符合 AM1.5 光谱条件的模拟器下测量组件，需要对光谱进行修正。修正系数的公式如下：
成，这就导致了非常严重的测量系统误差。所以对于测量系统的校准，不仅仅要求满量程的准确度，
还要求在不同测量值的准确度，甚至不同温度和测试频率下的准确度。
还需要考虑的误差包括；
a) 温度测量的误差，一般的温度测量误差为±1℃；
b) 太阳模拟器光辐照度均匀性误差。

应用于太阳电池的I-V曲线测试仪在线校准方法

Key words: I-V curve tester; online calibration method; solar cell open-circuit voltage; short-circuit current
0 引言
以开路电压( Voc ) 和短路电流( Isc ) 为代表的光电参数是评估太阳电池质量可靠性的重要指标[1 -2] , 也是太阳电池贸易结算的依据。 Voc 和 Isc 测量的准确性影响着太阳电池的技术创新及发展[3] 。测量光电参数的 I-V 曲线测试仪是由数据采集、数据传输、数据转换、模型计算、软件控制等多环节构成的复杂系统[4] , 实现对 I-V 曲线测试仪的校准是准确测量光电参数的保证。
9. 235
10
9. 213
9. 233
平均值
9. 215
9. 233
被校准 I-V 曲线测试仪所测短路电流 Isc 的相对示值误差计算公式为
ηrel2
=
II - IS IS
× 100%
(2)
经过计算得到短路电流 Isc 的相对示值误差为
0. 20% , 参照 JJG 124 - 2005 《电流表、电压表、功率
计测技术 doi: 10. 11823∕j. issn. 1674 - 5795. 2021. 03. 10
计量、测试与校准 · 51·
应用于太阳电池的 I-V 曲线测试仪在线校准方法
张楠
( 广东省计量科学研究院, 广东广州 510405)
摘要: 为解决 I-V 曲线测试仪在量传溯源方面的技术问题, 通过对太阳电池开路电压( Voc ) 、短路电流( Isc ) 测量方法和技术的研究, 实现了对 I-V 曲线测试仪 Voc , Isc 参数的在线测量, 从而完成了对 I-V 曲线测试仪的系统在线校准。研究结果表明, 太阳电池开路电压、短路电流在线校准的相对示值误差分别为 0. 45% , 0. 20% , 满足了光伏产业相关设备的量传溯源需求, 为该产业健康发展提供了技术支撑。

I-V测试资料

目录TUV莱茵是如何确保测试的准确性的测量环境对太阳光模拟器的影响影响太阳模拟器测试精度的主要因素光伏用太阳光模拟器介绍阳光模拟器测量系统之电子负载太阳模拟器测量偏差的分析太阳模拟器的选择方法3A级太阳模拟器系统的设计原理太阳能光伏电池模拟器的研究太阳模拟器冷却系统的研究2014-7-8 11:48|发布者: echo|查看: 791|评论: 0|来自: 中国光伏测试网摘要: 摘要：本文介绍了太阳模拟器冷却系统的基本组成，采用冷却风机的方式对稳态模拟器进行冷却控制。

设计了PLC控制系统和冷却风扇的变频调速方案。

从所研制B级稳态太阳模拟器的测试结果表明，本文提出的设计方案能够满足 ...摘要：本文介绍了太阳模拟器冷却系统的基本组成，采用冷却风机的方式对稳态模拟器进行冷却控制。

设计了PLC控制系统和冷却风扇的变频调速方案。

从所研制B级稳态太阳模拟器的测试结果表明，本文提出的设计方案能够满足系统对温度控制的要求，保证系统的可靠性和稳定性。

稳态太阳模拟器主要用于太阳电池单片或组件的电性能测试，而冷却控制系统是稳态太阳模拟器的重要组成部分。

它能够在太阳模拟器灯源、滤光片等元件温度过高时，对其进行冷却。

太阳模拟器在工作一段时间之后，会产生过多的热量，影响太阳模拟器的寿命以及测试结果不可靠等不利的情况，这个时候，就需要用冷却系统对其进行冷却。

冷却系统主要有高压水冷却、低压水冷却、低压氮气冷却、氟里昂制冷和去离子水等冷却方式，本文采用了风冷的方式对太阳模拟器进行冷却，提高太阳模拟器的工作效率以及精准度。

此系统设计方法可以应用到其他类似太阳模拟器冷却系统和大型常温冷却系统的设计。

(1)高压水冷却系统利用去离子高压水来冷却氙灯的阴阳极、聚光镜和高频变压器，采取密闭循环系统。

(2)低压水冷却系统利用低压的去离子水来冷却光筒、水冷挡板、平面反射镜和积分器等，也是采取密闭循环系统。

(3)低压氮气冷却系统利用氮气来冷却氙灯泡壳、积分器场镜和投影镜，采取密闭循环系统。

太阳电池组件I-V曲线测试

e) 当电子负载在规定的时间内以电流方式或者电压方式从 I—V 特性曲线的短路端（或者开路端）向开路端（或者短路端）扫描完毕，全部数据采集完毕。此时控制器开始依照固定的规则，将被测量组件的输出电流和电压归一化到标准光辐照度和标准温度上去；
f) 控制器通过显示器显示经过修正的电流和电压数据并将这些数据存储起来。这个测量过程就完成了。
相对光谱能量
图 1. 氙灯光源光谱分布与 AM1.5 太阳光的光谱分布比较通常的太阳模拟器，根据光线方向分布的不同，还可以分为直射和散射。所谓的直射太阳模拟器，是氙灯光线不经过反射从灯直接到达被测量组件；而散射太阳模拟器，是氙灯光线经过多次反射后到达被测量的组件。两者有着重要的区别。因为我们无法得到完全白色的反射面，经过多次反射的光线，其中的某些波长成分被反射物体吸收的比例远远大于其它的波长成分，例如短波部分，影响到太阳电池的光谱响应。另外，对于散射太阳模拟器，射入被测量组件的光线与被测量组件表面法线间的夹角增大，被测量组件表面形态的变化将影响到组件对光线的吸收。初步的实验也表明，散射光线的增加有可能影响减少太阳电池组件曲线因子的大小。 4．测量环境温度的影响太阳电池的 I—V 特性与温度相关，所以，要达到太阳电池 25℃测试条件的要求，就必须保证环境温度为 25℃，并且被测量组件需要长时间置放在恒温环境中以保证太阳电池的温度达到 25℃。生产中使用的温度测量系统，准确度为±1℃。如果使用功率校准的方法，由此而产生的峰值功率测量系统误差为：
还包括组件实际温度引入的误差；
对于闪光太阳模拟器，往往把光的不稳定性引入的测量误差归于偶然性误差；
上述的误差，实际属于两类，一类是属于系统误差或者是固定误差，另一类属于偶然性误差或者随机

太阳电池稳态双通道I-V特性测试方法研究

单通道四线制测试方法的基础上增加另一个通道，用于参考电池的同步测试。在太阳电池进行Ｉ－Ｖ测试后，通过逐点修
正的方法对测试数据进行处理，得出更为准确的Ｉ－Ｖ曲线。该方法可以有效减少稳态光源的不稳定性对测试造成的影
响，提高测试系统的准确度和重复性。
ｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒｃｅｌｌ；ｄｕａｌ－ｃｈａｎｎｅｌＩ — Ｖｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄ；ｓｔｅａｄｙｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ；ｓｏｌａｒｓｉｍｕｌａｔｏｒ
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（ＴｉａｎｊｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８４，Ｃｈｉｎａ）
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谈太阳模拟器及IV测试系统选择的技术要点

谈太阳模拟器及IV测试系统选择的技术要点天祥太阳能源科技有限公司()dyesuntech@摘要：太阳电池产品的销售价格主要取决于太阳电池能够产出的峰值瓦特数，正确选择一款合适太阳模拟器准确测试太阳能电池（组件）的发电性能参数（如最大化输出功率和转换效率）对一个太阳能光伏企业非常重要。

在对太阳模拟器进行选择的时候，需综合考虑太阳模拟器的模拟光源等级及使用寿命、I-V测试系统、控温系统，以及太阳模拟器制备厂家的制备经验，选择适合本企业产品类型的高性价比的太阳模拟器。

关键词：太阳模拟器光源I-V测试系统中国的光伏产业在2004年之后经历了快速发展的过程，连续5年的年增长率超过100%，2010年中国光伏电池产量已超过全球总产量的50%。

目前已有数十家太阳能光伏公司分别在海内外上市，诞生了如无锡尚德、保定英利、宁晋晶澳等一批具备较强国际竞争能力的太阳能光伏企业。

由于太阳能光伏产品的价格不像其它产品那样是以尺寸、重量或件数为公制来衡量，太阳电池产品的销售价格主要取决于太阳电池能够产出的峰值瓦特数，这就决定了太阳能光伏行业是一个以产品质量（高转换效率）为驱动的产业和商业模式，也同样突出了正确选择一款合适太阳模拟器，准确测试太阳能电池性能参数（如最大化输出功率和转换效率）的重要性。

反之，太阳模拟器选择不合理带来的测量误差，则会直接导致太阳能光伏企业和客户之间的经济损失和贸易争端。

太阳模拟器测试原理图如图一，图一太阳模拟器测试原理图目前，市场上对每一种应用和价位都有不同型号的产品，还有许多正在开发过程中，利用太阳模拟器对太阳能电池进行测试，是研究的需要，也是质量保证和生产所需。

对于不同的行业，如用于太空或者在地面，测量精度、速度和参数的重要性会有不同，但在选择太阳模拟器时，不管哪种型号，我们需重点关注太阳模拟器以下两个关键部件：1.太阳模拟器的模拟光源光源是模拟器中最能体现技术含量的部分。

目前商业化太阳模拟器分为两类，一类是稳态模拟器(例如滤光氙灯,双色滤光钨灯-ELH灯或改进的汞灯),这类模拟器适用于单体电池和小尺寸组件的测试.另一类是脉冲模拟器,由一个或者两个长弧氙灯组成，这类模拟器在大面积范围内的辐照均匀度好，适合大尺寸组件的测试。

常用太阳能电池测试设备

Voltage (V): Current (I): Repeatability: 0.015% of reading 0.15% of reading 0.5% of reading;
•高度的灵活性,程序易于修改系统非常适用于电池片厂的质量检验，失效分析和研发实验室电池片的电特性分析。
新加坡维信科技 021-68863912 18621165296 mary.ma@
VS 6826 Sunalyzer
多用途,多功能硅太阳能电池 I-V特性分析仪
Together with Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS), IVT Solar has developed this versatile I-V tester for silicon wafer solar cells. The design of this I-V tester is based on the paper “SUNALYZER - a powerful and cost-effective solar cell I-V tester for the photovoltaic community” by Prof Armin Aberle, which was presented at the 25th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. SUNALYZER is capable of measuring I-V characteristics of silicon wafer solar cells in the range of 0.1 to 5 suns. Hence, it is possible to measure important solar cell properties such as efficiency, shortcircuit current, open-circuit voltage, fill factor, series resistance and diode ideality factor as a function of the light intensity, which is very valuable information for the optimisation of solar cells.

钙钛矿太阳电池及组件的电流-电压(I-V)特性测量方法编制说明

中国光伏行业协会标准《钙钛矿太阳电池及组件的电流-电压（/-的特性测・方法》征求意见稿编制说明一、任务来源根据中国光伏行业协会2020年9月21日《关于印发2020年第一批光伏协会标准制修订计划的通知》的相关要求，《钙钛矿电池及组件的电流-电压（QD特性测量方法》（2020003-CPIA）由中国计量科学研究院和无锡市产品质量监督检验院联合牵头负责，中国光伏行业协会标准化技术委员会负责技术归口和管理，项目制定周期为12个月。

二、编制原则本标准在制定过程中主要按照下述原则编制标准内容：测试方法科学、先进、合理、安全、环保的原则；发扬民主、协商一致、共同确认的原则；与现行有效标准协调一致的原则。

三、标准编制背景钙钛矿太阳电池及组件，是下一代的高效薄膜光伏技术的代表。

近几年来，国际和国内科技部届、教育届、产业界都在大力发展高效钙钛矿电池及组件技术。

国内以北京大学、清华大学、北京理工大学、中国科技大学、西安交大、上海交大、西湖大学、华南理工、南京理工大学、常州大学为代表广泛开展高效及稳定的钙钛矿电池研究，产业界也以杭州纤纳、北京曜能、保利协鑫、华能电力、众能光电等企业为代表制造商用化的钙钛矿组件。

但是，评价钙钛矿太阳电池及组件光电转化效率的关键指标，电流-电压（尸D特性的测量方法，一直是一个空白，目前仅仅是参考晶体硅电池及组件的测量方法进行间接测量，不但缺少用钙钛矿太阳电池材料直接制作的标准电池及标准组件，而且各个高校及企业测量用的电压和电流扫描速率，扫描频率，光谱范围都是五花八门，缺乏统一的标准。

因此急需制定统一的钙钛矿太阳电池及组件电流-电压（/-冷特性测量的方法标准。

四、国内外标准现状目前国内外均尚无统一的钙钛矿太阳电池及组件的电流-电压（厂内特性测量方法。

现有的IEC60904系列是对光伏电池的通用检测标准，主要适用于晶体硅、硅基薄膜、ClGS等电池，不完全适用于钙钛矿太阳电池。

IECTR63228规定了有机、染料敏化、钙钛矿太阳电池的基本测试原则，但缺乏对电流-电压（人力特性测量中的具体方法、步骤和设备要求。