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電學文章
直流電子負載在太陽能電池測試中的技術應用

發(fā)布時間: 2021-09-13   瀏覽次數(shù):   作者:邁昂科技

太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的成長增加了對太陽能電池測試和測量解決方案的需求,并且伴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。


通常情況下需要測量太陽能電池的幾項關鍵參數(shù),這一些參數(shù)主要是:
開路電壓。在電流等于0時的電池電壓。
短路電流。當負載電阻等于0時,從電池流出的電流。
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。
電池的電壓值。
電池的電流值。
電池串聯(lián)電阻。

電池旁路電阻(或并聯(lián)電阻)。


較為常見解決方案
目前 ,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(tǒng)和通用的測試儀器。

假如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(有時也稱為SMU),并具有以下功能:


提供精確的正電壓和負電壓(“提供”也可稱為“施加”)。
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)。
精確地測量待測器件(DUT)的電壓和電流(測量也被稱為檢測)。

大多數(shù)高精度四象限電源都只能提供3A的電流或20W的連續(xù)功率。


在測試較小的單個電池時,這一些最大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額定值。太陽能發(fā)電模組的輸出通常情況下會超過50W,并且可能會爬升至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。


在這一些情況下,工程師應當借助于現(xiàn)成的電子負載、直流電源、DMM和數(shù)據(jù)采集設備,包括溫度測量、掃描、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)記錄設備,以便在寬泛的操作范圍內(nèi)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來掃描環(huán)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(shù)。


針對于太陽能電池的測試,一般標準的電子負載就可用于測試太陽能電池。

考慮到太陽能電池會產(chǎn)生能量,當使用四象限電源對它進行測試時,電源的實際工作模式是:太陽能電池在電源的端子上施加一個正電壓。與此同時,電流從太陽能電池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)。在這一些條件下,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)的儀器被稱為電子負載。因而,對于大多數(shù)有光照射并且太陽能電池也產(chǎn)生能量的太陽能電池測試而言,四象限電源實際上發(fā)揮著電子負載的作用。


使用直流電子負載的優(yōu)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(shù)千瓦特和數(shù)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。

 
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