[发明专利]一种测量PV组件功率特性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及PV组件测量仪器，尤其是涉及一种测量PV组件功率特性的装置。

背景技术

作为半导体技术在能源领域的应用，光伏发电是基于半导体材料的光电效应，利用PV（Photovoltage，光伏）组件等光电器件将太阳能转化为电能。由于光伏发电清洁无污染，目前，世界各国都在积极发展以太阳能光伏产业为主的新能源产业。当前，国内光伏产业的发展势头很迅猛，无论是多晶硅太阳能电池，还是薄膜太阳能电池；但是，整个产业的着力点还处于PV组件的设计和制造方面，在测试方面投入较小，目前整个行业对PV组件的功率特性测试装置主要还是传统的PV组件功率特性测试系统。

传统的PV组件功率特性测试系统一般包括太阳光模拟器、承载PV组件的工件台、电信号测试电路和控制器。该系统的工作过程为：首先利用基准太阳能电池对太阳光模拟器进行辐照度的修正，然后太阳光模拟器对放置在工件台上的待测PV组件进行垂直照射，与此同时，电信号测试电路采集得到被测PV组件的I-V特性参数，并且将这些I-V特性参数发送至运算控制器，经处理后得到PV组件的功率特性。当前，工件台均为平面一维移动，其上设置有固定PV组件的真空吸附结构和测试PV组件的栅线探针等。

上述的测试系统对于测试衬底表面结构大体相同的PV组件是相当有效的。然而，随着光伏产业的蓬勃发展，已经出现了衬底表面结构不同的PV组件，例如，传统的太阳能电池的光伏组件衬底表面结构大体上为针状（见图1），而目前已制作出呈圆孔或方孔的光伏组件衬底表面结构的太阳能电池（见图2、图3）。

如果对不同衬底表面结构的PV组件采用上述方式来测量功率特性，就无法准确地反映出PV组件的真实性能。这是因为衬底的表面结构不同，PV组件在实际环境中使用的光电性能会有很大区别。如图4、图5所示，衬底表面结构为针状的光伏组件在真实太阳光照射下，垂直入射时可得到最大面积的光电转换区，随着时间变化，太阳光转动至与衬底表面呈约45度，光电转换区的面积缩减至最大面积的三分之一，相应的光生载流子变化剧烈，由此使得光伏组件的IV特性参数变化明显；然而，衬底表面结构为圆孔状的光伏组件在真实太阳光照射下，垂直入射时可得到最大面积的光电转换区，当太阳光转动至与衬底表面呈约45度时，光电转换区的面积缩减至最大面积的二分之一，与前者相比，IV特性参数变化缓和不少，可见图6的示意。

此外，在户外的PV组件受到环境影响会发生功率特性的变化，例如在环境温度高达64℃（标准测试条件为25℃）下，电池的功率转换效率下降了69%，并且随着光辐射强度的增强，转换效率也呈现明显地下降。

因此，采用传统的PV组件功率特性测试系统，并不能准确地反映衬底表面结构不同的光伏组件在实际环境下的IV特性，进而无法如实表征被测PV组件的功率特性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种测量PV组件功率特性的装置，采用该装置，能够准确如实地表征在实际工作环境下的不同衬底表面结构的PV组件的真实功率特性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种测量PV组件功率特性的装置，包括太阳光模拟器、工件台、电信号测试电路和运算控制器，所述工件台为旋转工件台，所述工件台分别与所述电信号测试电路、所述运算控制器相连接，所述电信号测试电路与所述运算控制器相连接；所述工件台上设有温度传感器和加热板；

其中，所述太阳光模拟器用于照射放置在工件台上的被测PV组件；所述电信号测试电路用于采集被测PV组件的I-V特性参数，并将所述I-V特性参数进行调理发送至所述运算控制器；所述运算控制器用于处理所述I-V特性参数，计算出被测PV组件的功率特性，以及控制所述工件台的平移和旋转，所述运算控制器同时接收来自所述温度传感器的温度信号，并且根据被测PV组件所需的加热规律控制所述加热板的温度。

进一步地，本发明还具有如下特点：所述太阳光模拟器的辐照面积为156mm×156mm，有效照射面积内的均匀度为±2%，时间不稳性为±1%，光谱匹配度为±25％，所述太阳光模拟器的模拟光源通过选择光谱和强度特性来模拟多种太阳光谱的光源。

进一步地，本发明还具有如下特点：所述工件台的台体结构包括上层和下层，所述下层沿水平的一维方向移动，所述上层沿水平轴旋转。

进一步地，本发明还具有如下特点：所述工件台上设置有电压传感器、电流传感器以及向被测PV组件施加电压或电流的探针；所述电压传感器和所述电流传感器的输出分别与所述电信号测试电路连接，所述电信号测试电路通过所述工件台上的探针，向被测PV组件施加电压或电流。