Optris 在太陽(yáng)能電池閃光測(cè)試中的運(yùn)用

 溫度對(duì)太陽(yáng)能電池性能和太陽(yáng)閃光測(cè)試的影響
根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 61215 標(biāo)準(zhǔn)，太陽(yáng)能閃光測(cè)試或太陽(yáng)模擬器測(cè)試是制造商在制造后測(cè)量太陽(yáng)能電池組件輸出性能的標(biāo)準(zhǔn)程序。這些質(zhì)量測(cè)試可確保每個(gè)光伏 (PV) 模塊符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并有效運(yùn)行。

帶有光的陽(yáng)光測(cè)試系統(tǒng)的缺點(diǎn)是它們?cè)跍y(cè)試過(guò)程中會(huì)在光下加熱太陽(yáng)能電池樣品，從而改變測(cè)量的環(huán)境條件（主要是溫度）。脈沖太陽(yáng)能模擬器的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試樣品的溫度不會(huì)升高。

太陽(yáng)能閃光測(cè)試模擬陽(yáng)光，以在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)量太陽(yáng)能電池的電氣特性。通過(guò)驗(yàn)證性能，只有符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的電池才能集成到模塊中。此外，閃光器測(cè)量每個(gè)太陽(yáng)能電池的效率，這對(duì)于評(píng)估整體性能至關(guān)重要。

作為生產(chǎn)線末端測(cè)試，太陽(yáng)能電池閃光測(cè)試涉及將高強(qiáng)度閃光施加到太陽(yáng)能電池板上并測(cè)量電壓和電流的響應(yīng)。在此類閃光測(cè)試中，光伏組件會(huì)暴露在氙氣弧光燈、金屬鹵化物燈或 LED 發(fā)出的短暫而明亮的閃光（1…100 毫秒，10…100 mW/cm^2）下。此燈的輸出光譜應(yīng)與太陽(yáng)光譜非常接近。由于光脈沖具有特定的衰減特性，帶閃光燈的太陽(yáng)模擬器的功能依賴于閃光和采集系統(tǒng)之間的精確同步。如果采集延遲存在不確定性，指數(shù)衰減可能會(huì)引入重大誤差。為了盡量減少此誤差，必須重復(fù)測(cè)量并取平均值。

太陽(yáng)輻射（太陽(yáng)輻照度）的數(shù)量和強(qiáng)度控制光伏陣列的輸出電流 (I)。相反，太陽(yáng)能電池的工作溫度會(huì)影響輸出電壓 (V)。較高的太陽(yáng)輻射會(huì)增加電流 (I)，而電池溫度升高會(huì)降低電壓 (V)。
測(cè)量的特征電流-電壓 I-V 曲線可用于確定太陽(yáng)能電池板的效率和健康狀況、識(shí)別性能問(wèn)題并確保其在指定的工作范圍內(nèi)運(yùn)行。
閃光測(cè)試提供有關(guān)太陽(yáng)能電池板的以下信息：開(kāi)路電壓、短路電流、最大功率點(diǎn)和電池板效率。
開(kāi)路電壓表示電池板在沒(méi)有電流流動(dòng)的情況下可以產(chǎn)生的最大電壓。短路電流表示電池板在沒(méi)有電壓的情況下可以產(chǎn)生的最大電流。最大功率點(diǎn)結(jié)合了太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生最高功率輸出時(shí)的電壓和電流。電池板效率衡量電池板將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能的效率。

然而，溫度會(huì)顯著影響太陽(yáng)能電池的性能。隨著溫度升高，半導(dǎo)體材料的帶隙會(huì)減小，從而降低破壞鍵所需的能量。這會(huì)導(dǎo)致開(kāi)路電壓降低，從而降低能量產(chǎn)量。相反，較低的溫度會(huì)降低電阻，從而增加能量產(chǎn)量。隨著太陽(yáng)能電池溫度的升高，其電壓會(huì)降低，從而降低電池板的總功率輸出。因此，對(duì)于此類測(cè)試，必須記錄太陽(yáng)能電池表面的準(zhǔn)確溫度。結(jié)果對(duì)于校準(zhǔn)、認(rèn)證和確保符合嚴(yán)格的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要，可確保產(chǎn)品質(zhì)量。

為了正確測(cè)量每個(gè)太陽(yáng)能電池的性能，必須記錄與太陽(yáng)能電池表面溫度相關(guān)的溫度相關(guān) I-V 特性。



精確電流-電壓圖：確保太陽(yáng)能電池性能測(cè)試中的準(zhǔn)確溫度測(cè)量
該裝置的目的是記錄批量生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池在太陽(yáng)能電池精確表面溫度下的精確 I-V 圖。純氙氣短弧燈的輸出提供連續(xù)的光譜功率分布，色溫約為 5500 至 6200K，光譜范圍覆蓋 200 nm 至 1200 nm。

測(cè)試期間太陽(yáng)能電池的溫度通常在室溫左右，太陽(yáng)能電池板的最佳溫度約為 25°C。每超過(guò) 25°C 一度，太陽(yáng)能電池板的輸出就會(huì)下降約 0.5%，從而影響整體能量產(chǎn)量。

由于可能存在串?dāng)_問(wèn)題和相對(duì)較低的溫度范圍，在與光發(fā)射相同的光譜范圍內(nèi)使用短波長(zhǎng)紅外傳感器可能不可行。因此，具有 LT 波長(zhǎng)的傳統(tǒng)紅外高溫計(jì)是選擇。

對(duì)于在太陽(yáng)閃光測(cè)試期間進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度參考，單點(diǎn)精度通常就足夠了。由于閃光瞬間短暫，紅外傳感器必須快速反應(yīng)，需要快速的信號(hào)集成和響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)閃光燈照亮電池時(shí)，必須精確測(cè)量溫度。

Optris CS Laser LT 是完成這項(xiàng)任務(wù)的理想工具，可提供必要的精度和可靠性。它可以測(cè)量從 0.025 °C 開(kāi)始的微小溫差，這對(duì)于持續(xù)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品均勻性至關(guān)重要。環(huán)境溫度下的系統(tǒng)精度為 ±1% 或 ±1 °C，以較大者為準(zhǔn)。非接觸式溫度計(jì)具有出色的重復(fù)性，在環(huán)境溫度為 23 ± 5 °C 和目標(biāo)溫度高于 20 °C 時(shí)僅為 ±0.3% 或 ±0.3 °C。

使用 Optris 高靈敏度測(cè)溫儀降低太陽(yáng)能電池性能測(cè)試的不確定性
精確的溫度測(cè)量可確保 I-V 曲線準(zhǔn)確反映特定條件下太陽(yáng)能電池的真實(shí)性能。任何溫度偏差都可能導(dǎo)致對(duì)電池效率和輸出的錯(cuò)誤評(píng)估。由于溫度會(huì)影響開(kāi)路電壓和最大功率點(diǎn)，因此保持準(zhǔn)確的溫度控制和測(cè)量可以可靠且一致地評(píng)估太陽(yáng)能電池性能。這種精度對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)流程、確保產(chǎn)品質(zhì)量以及預(yù)測(cè)太陽(yáng)能模塊的性能和可靠性至關(guān)重要。

由于太陽(yáng)能電池的 I-V 圖與溫度有關(guān)，因此需要具有高靈敏度和準(zhǔn)確性的 Optris 測(cè)溫儀來(lái)正確評(píng)估性能。否則，太陽(yáng)能電池性能生產(chǎn)線末端認(rèn)證將不得不包括相當(dāng)大的不確定性，因?yàn)榭赡艽嬖跍囟扔绊?。?duì)數(shù)據(jù)的樂(lè)觀解釋可能導(dǎo)致太陽(yáng)能模塊功率不足和功率輸出不足，而對(duì)數(shù)據(jù)的悲觀解釋可能導(dǎo)致宣傳的太陽(yáng)能電池性能不佳。

除了準(zhǔn)確性之外，機(jī)械集成也是需要的的。電池閃光燈內(nèi)部的空間有限。緊湊的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和安裝支架有助于正確放置傳感器并瞄準(zhǔn)正確的方向。