[发明专利]用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台、系统和方法

说明书

本申请涉及用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台、系统和方法。一种用于测试太阳能电池的系统包括探针板部分，第一电压探针尖端，第一电流探针尖端，至少一个第二电压探针尖端，至少一个第二电流探针尖端和用于以下操作的装置：用于第一电压探针尖端的竖直致动以接触太阳能电池下侧以及至少一个第二电压探针尖端和至少一个第二电流探针尖端的竖直致动以接触太阳能电池顶表面。探针板部分包括导电顶表面，其被配置成用于接触太阳能电池下侧和第一电流探针尖端；设置在导电顶表面上的第一系列和第二系列的真空端口以及冷却剂通道。相比于通过第一系列的真空端口覆盖的区域，第二系列的真空端口覆盖导电顶表面的较大区域。

技术领域

本申请涉及太阳能电池的测试，并且更具体地，涉及用于光电太阳能电池的柔性测试的系统和方法。

背景技术

已经使用太阳能电池(例如光伏电池(PVC))多年，以从太阳光产生电能。在下文，术语“太阳能电池”和“PVC”将可互换地使用，并且指的是由于暴露于光产生电力的电池。已经在太空和地面应用中部署通常包括许多单个电池的太阳能电池板。

使用将太阳光集中到较小区域的反射镜、反射器和/或透镜，地面光伏电池可暴露于“多个”太阳源，这导致每平方单位的区域的较高的辐射能。这种集中是期望的，以使得每个电池产生较高电流。该能量的集中水平产生高水平的热量，其将应力设置在PVC的内部结构上，以及电连接部和机械附接点。温度梯度通常在PVC的相邻部分之间建立。

随着时间推移，这些升高的温度和温度梯度降低PVC的性能并能够触发PVC，电连接部或机械附接点故障。将理解，PVC发生故障的状况允许工程师开发解决方案，以调解PVC和相关结构内的设计问题。应力测试能够协助设计发生故障率指标，其对于商业应用中使用PVC的系统集成器是有用的。

因此，用于地面光伏电池的测试设备和技术经设计以不仅通过接近可能由PVC可见的入射光和环境条件，而且通过对PVC施加热应力，测试PVC，以确定热应力对PVC的长期影响。相比于通常在商业应用中见到的，这些方法能够涉及产生较高的热应力和较陡的温度梯度，产生这些热应力允许在相当短的时间段内表征PVC。

在PVC上重新产生热应力能够以各种方式实现。电流测试包括将PVC暴露于集中的太阳光达延长的时间段，将PVC放置在热循环室中，以模拟不同的热状况以及施加电流，以对PVC和电连接部施加应力。

许多热测试花费相对长的时间段进行。热测试方法包括放置PVC以在温度控制的环境(诸如热循环室)中测试，其中在室内，能够控制环境温度。接着，在不同的时间段，环境温度被循环到不同温度，然后测量PVC的性能以确定PVC如何被影响。通常，所有的部件使用热循环室与内部环境温度均衡需要一些时间，因此用于一些测试的循环时间可能相当长，每个循环持续几分钟到几小时。

此外，热循环室通常不表示场(field)的操作条件。热循环室在相对长的时间段热对流地均衡加热或冷却PVC测试样品。相比之下，场温度应力通常发生地快的多。另外，场中的热分布在整个PVC组件中通常趋向于不均匀。例如，在热循环室中，温度从太阳能电池的前部到后部，并且在机械和电互连处通常是一致的。然而，在场中，太阳光加热PVC的前部，而PVC的后部通常附接到散热片结构，从而从PVC的前部到PVC的后部产生温度梯度。另外，在场中，机械和电连接部通常接收来自太阳光的相对少的热量，或不接受来自太阳光的热量，但是接收来自穿过它们的对流、热传导或电流的大量的热。

另一个热测试方法是黑暗正向热循环(dark forward thermal cycle)。通常在热循环室中进行的黑暗正向热循环涉及向前偏移PVC，以产生通过PVC的电流。产生的电流近似地模拟通过利用太阳光照明PVC产生的电流量。相比于仅使用照明，使用黑暗正向热循环方法迫使更多的电流通过PVC是可能的。