[发明专利]估算太阳能装置的短路电流的系统及方法

说明书

技术领域

所公开的实施例涉及诸如PV电池和PV模块的光伏(PV)装置及其测试方法。

背景技术

PV装置通过被称作“光伏效应”的物理过程将太阳光转换为电力。具体地，太阳光由光子或者能量“包”组成。光子包含与不同波长的光对应的不同量的能量。当作用于PV装置时，光子可被反射、吸收或者直接穿过该装置。在PV装置中，当光子被吸收时，该光子的能量被转移到半导体的原子中的电子。利用电子的新获得的能量，该电子能够从其与所述原子关联的正常的位置逃逸。通过离开该位置，该电子使得空穴形成。电子和由此产生的空穴分别被两个独立的电极中的一个收集。因此，该PV装置能够用于给使用这两个电极的外部电力装置提供电力。

不同的参数可被用于评价PV装置的效率。在这些参数之中，有所述装置的短路电导Gsc。Gsc用于评价由装置的分流电阻而导致的电损耗的量。Gsc越大，则装置被分流的越多，装置能够产生的电力越少。

如以下所述，PV装置的Gsc与装置的短路电流Isc有关，Isc是指当通过装置的电压为零时通过装置的电流。因此，知道PV装置的Isc，便可容易地确定其Gsc。

通常地，使用模拟器来确定PV装置的Isc。这通常发生在装置被制造完成之后且处于模拟阶段。然而，由于模拟器的局限性，所确定的PV装置的Isc以及由所述Isc确定的Gsc并不总是准确。因此，期望有更准确地确定PV装置的Isc和Gsc的方法以及系统。

附图说明

图1A是太阳能装置的I-V曲线。

图1B是有上限的太阳能装置的I-V曲线。

图2是具有多个层的太阳能装置的截面图。

图3示出了根据本公开的确定太阳能装置的拟合参数的过程。

图4示出了根据本公开的确定太阳能装置的窗口/发射层的厚度和吸收层的吸收波长的过程。

图5示出了根据本公开的确定太阳能装置的短路电流的过程。

图6A和图6B示出了根据本公开的用于确定太阳能装置的短路电流的系统。

具体实施方式

在以下的详细描述中，参照附图来进行说明，附图形成说明的一部分，通过图解可被实施的具体实施例的方式示出了附图。应该理解的是，相同的标号始终表示相同的元件。非常详细地描述实施例以使本领域的技术人员能够实施这些实施例。应当理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以采用其它的实施例，并且可以对各种结构、逻辑以及电力进行改变。

如上所述，PV装置，不管是电池还是模块(注：模块是由多个电池以串联、并联、或者串并联组合的方式相互连接而构成)，均具有Gsc和Isc两者。一般地，Gsc和Isc两者均由装置的电流-电压或I-V曲线来确定，所述电流-电压或者I-V曲线本身通常是在装置被装配或制造完成之后，通过装置的模拟而获得的。例如，为了获得I-V曲线，太阳能模拟器被用于(利用光脉冲)将PV装置偏置在不同的电压并测量在偏置电压下所得的电流。在图1A中示出PV装置的示例性的I-V曲线。应该注意到由于PV模块由多个PV电池构成，所以太阳能电池的I-V曲线可通过线性关系而关联到太阳能模块的I-V曲线。因此，太阳能电池的I-V曲线和太阳能模块的I-V曲线在刻度、上限电压以及电流限制方面不相同。

一旦I-V曲线被构建，Isc就可被容易地确定为I-V曲线上偏置电压为零的点。Gsc是在I-V曲线上Isc点处的切线的斜率。

然而，大多数太阳能模拟器(包括应用于模块级别的模拟器)具有其负载调节在特定的极限内的电流范围。这被称为电流依从范围(compliance range)。如果在落在该范围之外的特定电压下测量电流，则模拟器将在被测量的电流高于该范围的最高值的情况下仅仅报告该范围的最高值，且模拟器将在被测量的电流低于该范围的最低值的情况下报告该范围的最低值。这将在图1B中示出，其中，上限的(capped)Isc表示模拟器的电流依从范围的最大电流值，而实际的Isc表示装置的高于上限的Isc的真实Isc。在这种情况下，模拟器不准确地将上限的Isc表示为装置的Isc。I-V曲线的这种不准确导致装置的Isc和Gsc的确定的不准确。为了解决这一问题，在此公开了用于在模拟器应用于装置之前确定装置的Isc的以使模拟器的电流依从范围可以即时地被调整且从而可以确定装置的正确的I-V曲线的方法和系统。