[发明专利]太阳电池电容时域测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种太阳电池电容时域测试装置，其特征在于：至少包括：

DC电源，该DC电源的电压调节范围是0V～20V；

脉冲发生电路，所述脉冲发生电路的控制端子Port1与场效应管Q的栅极电连接，所述脉冲发生电路用于控制驱动场效应管Q的开关，同时控制开关控制电路的开关；

场效应管Q，该场效应管Q用于当所述太阳电池饱和后放电的通路；

开关控制电路，该开关控制电路包括与脉冲发生电路输出端子电连接的控制端子Port1、与DC电源输出端子电连接的取电端子VCC、与恒定直流电源输出端子连接的直流电源Vd、与场效应管Q的漏极电连接的端子Port2；该控制端子Port1通过第四电阻R4与第四PNP三极管T4的发射极电连接，该第四PNP三极管T4的基极接地，该第四PNP三极管T4的集电极通过第五电阻R5与第三NPN三极管T3的基极电连接；该第三NPN三极管T3的发射极接直流电源Vd为-5V，第五电阻R5通过第六电阻R6与第三NPN三极管T3的发射极电连接；该第三NPN三极管T3的集电极通过第十电阻R10与取电端子VCC电连接；该取电端子VCC与第一PNP三极管T1的发射极电连接，该第一PNP三极管T1的集电极与二极管D1的正极电连接，该二极管D1负极通过第一电阻R1与端子Port2电连接；该第一PNP三极管T1的基极通过第八电阻R8与第二NPN三极管T2的集电极电连接；该第二NPN三极管T2的基极与第三NPN三极管T3的集电极电连接；该第二NPN三极管T2的发射极接直流电源Vd为-5V；该第二NPN三极管T2的基极和发射极之间连接有第七电阻R7；取电端子VCC和第一PNP三极管T1的基极之间连接有第九电阻R9；

所述端子Port2与场效应管Q的漏极电连接；

所述场效应管Q的漏极、待测电阻Rs、太阳电池S、所述场效应管Q的源极依次串联组成第一回路；

DC电源、开关控制电路、场效应管Q的漏极、待测电阻Rs、太阳电池S组成第二回路；

第一示波器，该第一示波器与待测电阻Rs并联；

第二示波器，该第二示波器与太阳电池S并联。

2.根据权利要求1所述的太阳电池电容时域测试装置，其特征在于：所述太阳电池通过同轴电缆分别与场效应管Q的源极、待测电阻Rs连接。

3.一种基于权利要求1或2所述太阳电池电容时域测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将上述太阳电池电容时域测试装置和太阳电池置于实验环境中，上述实验环境包括如下参数：温度范围21℃～23℃，照度范围是0～10^-4Lx；

步骤二、开启脉冲发生电路，该脉冲发生电路输出方波信号；调节DC电源的输出电压，使第二示波器监测的太阳电池两端电压为0.2V，此时利用第一示波器记录待测电阻Rs两端电压随时间变化的放电曲线，利用第二示波器记录太阳电池电压随时间变化曲线；

步骤三、将第一示波器测试待测电阻Rs的放电结果绘制在一张二维坐标系中；该二维坐标系的横坐标轴为时间；纵坐标轴为待测电阻Rs两端的电压；进而形成多个离散点，将离散点按照时间点先后顺序依次连接形成第一曲线，该第一曲线为待测电阻Rs两端电压随时间变化曲线U-t，将该第一曲线中离散点的纵坐标值分别除以待测电阻Rs的阻值，得到的纵坐标值为流过Rs的电流，以该电流值为新的纵坐标，原离散点的横坐标值，重新绘制曲线，得到第二曲线，该第二曲线为通过待测电阻Rs电流随时间变化曲线I-t；

步骤四、利用第二曲线获取太阳电池电容放电总电量Q₁，该第二曲线与时间轴之间围成的面积，即为太阳电池电容放电总电量Q₁；

步骤五、调节DC电源的输出电压，使第二示波器监测的太阳电池的两端电压每次增加Δa V，直至第n次，其中：n为整数，且1≤n≤1+V_oc/a，Voc为太阳电池开路电压；

步骤六、重复步骤一、步骤二、步骤三、步骤四和步骤五，分别得到太阳电池放电总电量Q₁,Q₂…Q_n；同时得到太阳电池电容放电电压U_n＝0.2+a*(n-1)；

步骤七、利用下列公式计算得出太阳电池的等效电容：C_n＝Q_n/U_n；其中：C_n为等效电容；Q_n为总电量；将n次测得的Cn取平均值得到需要测试的太阳电池的等效电容。