[发明专利]一种太阳电池局部电压电流性能测试与验证方法

说明书

本发明公开了一种太阳电池局部电压电流性能测试与验证方法，具体为选择一片微缺陷太阳电池封装成组件样品，测试样品在两个正向偏压下的暗锁相热成像图像，对图像进行灰度分析，计算局部暗饱和电流密度和理想因子；建立利用电致发光方法确定电池局部电压的计算模型；进而计算局部串联电阻和并联电阻；再利用局部串联电阻、理想因子、暗饱和电流、并联电阻，采用光束诱导电流法获得局部短路电流，结合电池单二极管等效电路模型，求解局部IV曲线。设计实验，比较分析直接测试的电池局部IV性能与计算获得的IV性能，对计算模型进行验证与修订。本发明能够将问题电池进行分类与筛选，分析缺陷引起的衰减与失效机理，减少光伏组件失效情况。

技术领域

本发明涉及一种太阳电池局部电压电流性能测试与验证方法，属于光伏组件分析测试技术领域。

背景技术

光伏组件与电池缺陷的准确检测对于其可靠性控制十分重要。近年研究人员也逐步完善基于电致和光致发光(EL/PL)、锁相热成像(LIT)图像处理的微缺陷检测技术。林剑春等研究解决电致发光缺陷检测仪的成像性能问题，提出了光伏组件快速有效的检测方案。鲁伟明等研究发现反向电致发光为高强度下载流子的带内发光，通过反向电致发光可以检测线性漏电和击穿缺陷。结合光子发射微光显微镜(PEM)对电池内部结构缺陷的高倍成像，Breitenstein等使用EL与LIT对晶体硅太阳电池进行了检测，从材料和工艺的角度把电池漏电缺陷分为硅材料中晶体缺陷、铸造多晶硅时引入的杂质微粒、电池边缘旁路与裂纹、烧结温度过高产生肖特基结几类。以上报道的研究工作显示，对缺陷电池采用电致发光与暗锁相红外 (DLIT)测试，进行数字图像处理，可识别出晶硅电池缺陷，并计算出缺陷的面积、周长等缺陷特征，结合PEM等测试，可进一步分析产生缺陷的材料与工艺因素，实现缺陷的定性识别与判断。

太阳电池缺陷的检测与识别能够将问题电池进行分类与筛选，进一步分析缺陷引起的衰减与失效机理则需要对缺陷处电性能进行研究。采用光束诱导电流(LBIC)测量的缺陷密集区域硅光生电流特性，可分析电池缺陷对局部复合分布的影响，但其对电池局部并联、串联电阻及反偏特性等量化分析存在一定局限。近年在电池缺陷定性识别的基础上，一些研究学者通过图像检测方法分析太阳电池的局部性能，Barker等研究了电池正向电致发光强度与电池的串联电阻和少数载流子的扩散长度相关性。Bachmann等使用光致发光成像、缺陷映射和热成像来表征局部和完整的晶体硅太阳电池，以获得缺陷分布和局部电压特性。基于电致发光的太阳电池局部电压、串联电阻研究，以及基于锁相热成像的太阳电池局部电流研究已经开始受到关注，然而通过无损方式精确确定光伏组件缺陷处局部IV性能曲线的问题仍未得到很好解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种太阳电池局部电压电流性能测试与验证方法，采用光束诱导电流与电致发光、锁相红外结合的方法分析计算电池缺陷完整IV曲线，对太阳电池缺陷局部性能的检测与识别。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳电池局部电压电流性能测试与验证方法，包括以下步骤：

1)选择一片微缺陷太阳电池与EVA、背板、玻璃材料封装成太阳电池片组件样品，引出正、负电极；

2)采用太阳模拟器测试单片太阳电池片组件样品标准状况及不同辐照强度下的IV性能，得到相应的短路电流I_sc、开路电压V_oc、串联电阻R_s和并联电阻值R_sh；

3)采用导热胶将单片太阳电池片组件样品粘结在可调温加热板上，加热板与太阳电池片组件样品电绝缘，待太阳电池片组件样品温度稳定后，在带有遮光帘的暗室进行锁相红外热像测试与电致发光测试，计算太阳电池片组件样品局部的IV性能，测试过程从25℃开始，每5℃测试一次，测试至200℃，具体测试如下：