[发明专利]用于光伏电池的测试设备

说明书

技术领域

本发明一般地涉及确定光伏（PV）电池的电特性，并且更具体地涉及测试设备和方法以及用于PV电池的电流和电压输出的同时测量的设备。

背景技术

在光照明下，光伏（PV）电池生成电力，该电力由前电接触件和后电接触件从电池收集。前接触件通常包括被称为“手指”的多根窄的丝网印刷线，所有丝网印刷线通过被称为“母线”的两根宽的丝网印刷线连接到彼此。手指收集来自PV电池自身的电流，而母线接收来自手指的电流并传输该电流使之离开电池。

通常，每个丝网印刷手指均具有介于90微米至120微米之间的宽度以及介于10微米至30微米之间的高度。手指通常被间隔开约1.5mm至3mm。每个丝网印刷母线均具有介于2mm至3mm之间的宽度、介于15微米至30微米之间的高度以及相邻母线之间的通常为35mm至70mm的间距。

后侧电接触件通常覆盖PV电池的整个后表面，并且由诸如铝粉浆之类的丝网印刷金属材料形成，只除了这样的几个小区域之外：该小区域包含含银的丝网印刷粉浆以形成被称为“银垫”的区域。由铝覆盖的区域有助于收集来自PV电池的后侧的电流并将该电流传至用作PV电池的后侧或参考端子的银垫。

当生产传统PV组件时，制造商通过将镀锡铜带焊接到一个电池的前部上的母线并焊接到相邻电池的后部上的银垫而将多个PV电池互相串联连接。

PV电池能够产生的最大电力取决于电池的内在特性和外载荷。PV组件的最大效率能够在该组件中的所有PV电池都具有类似的电特性的情况下获得。因此，在制造期间，PV电池必须被测试以确定它们的电特性，这有助于分类拣选，以识别要在该组件中使用的具有共同电特性的PV电池，从而实现最大的组件效率。用于此目的的测试设备在标准光照明的情况下在外部电载荷的各种条件下都采取了对电流（I）和电压（V）的精确的同时测量。有几家制造这种设备的公司，例如包括Berger Lichttechnik GmbH&Co.KG，Isarstrasse2D-82065拜尔布伦，德国，电话：+49(0)89/79355266，电子邮箱：info@berqerlichttechnik.de；BELVAL SA Sous-la-Roche，PO Box5CH-2042Valangin，瑞士，电话：+41328572393，传真：+41328572295，电子邮箱：info(a)belval.com；以及H.A.L.M.Elektronik GmbH Sandweg30-32D-60316美因河畔法兰克福，德国，电话：+49069-943353.0。

传统测试装置包括若干个部件，所述部件包括用于日光仿真的脉冲或连续光源、电接触测量单元和电子处理单元。电接触测量单元意在与受测试的PV电池的前侧面上的母线以及与受测试的PV电池的后侧面上的银垫的进行可靠的低电阻电接触，以收集和测量来自用作外载荷的PV电池的电流和电压的值。电子处理单元执行遍及各种外部电载荷的扫描，同时确定各种外部电载荷值的I值和V值。这些I值和V值被绘制为I-V曲线图，该I-V曲线图使得能够确定PV电池的主要特性，包括但不限于：短路电流（Isc）、开路电压（Voc）、填充因子（FF）、最大功率点（Pmax）、最大功率点处的电流（Imax）、最大功率点处的电压（Vmax）、分流电阻（Rsh）以及串联电阻（Rs）。所有上述值的测量精度对将PV电池组分类成一定电力或效率类别而言是极其重要的。这些测量的精度取决于测量单元与受测试的PV电池之间的接触的质量，电流及电压收集端子的导电性，以及取决于用来实现PV电池测试期间I和V的同时测量的电路。现代晶体硅PV电池通常能够在介于约600mV到约720mV之间的相当低的开路电压（Voc）处生成高达9A的高的短路电流（Isc）。I值和V值（特别是精确到几毫伏内的电压值）的同时精确测量在如此高的电流的条件下并非一件简单的任务。

大多数PV电池测试装置都包括用于接触要被测试的PV电池的前侧和后侧的两个或三个固体金属（通常为黄铜）板。该金属板的宽度通常与PV电池上的丝网印刷母线的宽度基本上相等并且通常不超过约2mm，以防止测试期间对PV电池的光照明区域的不必要的遮蔽。这些板通常保持间隔开的多个成对的间隔开的镀金测量尖端，每对镀金测量尖端均包括用于测量电流的电流测量尖端以及用于测量电压的电压测量尖端。所述多对镀金测量尖端可以彼此间隔开例如约10mm至20mm。每个测量尖端均包括外壳、具有约1mm至3mm的直径的圆形接触头以及位于外壳与接触头之间的压力平衡弹簧。该圆形接触头通常具有尖锐边缘并且被镀金，以使与受测试的PV电池的接触电阻最小化。