[发明专利]一种太阳电池阻抗测量系统

说明书

本发明提供了一种太阳电池阻抗测量系统，包括：控制模块、阻抗测量模块、量程切换模块，其中，控制模块用于协调各个模块之间稳定工作，控制各个模块完成各自对应的功能，实现系统控制与数据传输；阻抗测量模块用于对太阳电池进行阻抗测量，并将测量数据传输至控制模块，由控制模块将测量数据上传至上位机；量程切换模块包括一数字电位器，根据阻抗测量模块的测量结果改变数字电位器的反馈电阻值，实时调整阻抗测量范围，使测量结果始终保持在量程以内或接近满量程，以提高测量精度。本发明补了太阳电池阻抗测量技术的空白，该测量系统操作简单、结构简洁、成本低、体积小、功耗低。

技术领域

本发明涉及太阳电池测量技术领域，特别涉及一种太阳电池阻抗测量系统。

背景技术

太阳能光伏发电产业是全球发展最快的新兴产业之一，太阳电池检测方法和设备也在不断发展和更新。随着太阳电池效率的显著提高以及染料敏化、钙钛矿等新型薄膜太阳电池的快速发展，表征太阳电池的电容特性和阻抗特性显得尤为重要。最新研究发现，通过测量分析太阳电池阻抗可以得到其串联电阻、并联电阻、电池电容以及少子寿命、杂质浓度等参数，更全面的表现太阳电池的特性，同时还能够应用于薄膜太阳电池新材料的筛选、制备工艺选择和工艺条件优化的研究，而传统太阳电池I-V测量技术并不能满足这一需求。目前，市面上有许多国内外公司研制的阻抗测量仪器，如日本Hioki IM7587阻抗分析仪、美国Agilent E4990系列阻抗分析仪和国内自主生产的深圳稳科6500B阻抗分析仪等。但并没有一款专门针对太阳电池设计的阻抗测量仪。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种太阳电池阻抗测量系统。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种太阳电池阻抗测量系统，包括：控制模块、阻抗测量模块、量程切换模块，其中，

控制模块用于协调各个模块之间稳定工作，控制各个模块完成各自对应的功能，实现系统控制与数据传输；

阻抗测量模块用于对太阳电池进行阻抗测量，并将测量数据传输至控制模块，由控制模块将测量数据上传至上位机；

量程切换模块包括一数字电位器，根据阻抗测量模块的测量结果改变数字电位器的反馈电阻值，实时调整阻抗测量范围，使测量结果始终保持在量程以内或接近满量程，以提高测量精度。

优选地，所述控制模块采用STM32芯片。

优选地，所述阻抗测量模块包括阻抗测量芯片、运算放大器、分压电阻，其中，

控制模块向阻抗测量芯片传输指令，激励信号由阻抗测量芯片输出，该激励信号经过分压电阻与运算放大器后，激励待测太阳电池，激励信号经过太阳电池后变为响应信号，该响应信号经过量程切换模块的数字电位器后，被阻抗测量芯片采样，经过信号处理得到太阳电池的阻抗测量结果。

优选地，所述信号处理包括低通滤波、程控增益放大和离散傅里叶变换。

优选地，阻抗测量芯片采用AD5933芯片。

优选地，所述数字电位器的型号为AD5111，其具有一游标W端，每次测量结束后检测其测量结果是否在量程范围内或接近满量程，根据检测结果调整游标W端的位置，从而改变反馈电阻值，以实时调整阻抗测量范围。

优选地，所述量程切换模块还包括两个并联的电容，并与数字电位器并联。

优选地，所述太阳电池阻抗测量系统还包括通讯模块，与控制模块连接，用于将测量数据由控制模块传输至上位机。

优选地，所述太阳电池阻抗测量系统还包括供电模块，其包括两个独立的开关电源，分别为太阳电池阻抗测量系统的数字部分和模拟部分供电，以减少数字部分与模拟部分相互干扰。