用于测量太阳能电池的方法及设备的制造方法
【专利说明】用于测量太阳能电池的方法及设备
[0001 ] 本发明涉及一种测量太阳能电池的方法，其中向太阳能电池施加电压或电流，并测量由此分别所产生的电流和电压，且其中在施加所述电压或所述电流之前和在测量分别所产生的电流和所产生的电压期间或之后，测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的相对分布。本发明还涉及对应的设备，其包括电压源或电流源、各自的电流测量设备和电压测量设备及用于测量整个太阳能电池表面面积所发射的辐射的相对分布的辐射测量设备。
[0002]这类方法及设备通常为人所知。它们用于检测热点。热点是太阳能电池上由于局部短路(其转化为热量，结果导致太阳能电池过热)而有过量电流流动的区域。在已知的方法中，首先使用红外线相机测量太阳能电池表面面积发射的辐射的分布。然后，照射太阳能电池，或向太阳能电池施加电压或电流，此举允许太阳能电池局部发热。测量流过太阳能电池的电流或电压，并分别依据照射和/或所施加电压和电流作记录，亦即测量太阳能电池的所谓的特性曲线。随后，测量太阳能电池表面面积发射的辐射的分布(由所述特性曲线造成)，并从两种测量分布得到差异分布。从差异分布可计算出太阳能电池的某些性质，如最大辐射强度或最大辐射强度的表面面积。
[0003]这些众所周知的方法的缺点在于，要测量所述特性曲线而引入太阳能电池中的能量因太阳能电池不同而异，因为不同的太阳能电池在不同外加电压或电流下的发热程度有所不同。在分类时，辐射强度高于极限值的太阳能电池是不合格的。然而，当向太阳能电池施加某一电压时，未考虑引入被遮蔽太阳能电池中的能量的量。
[0004]本发明的一个目标是提供一种能够改进太阳能电池的分类的用于测量太阳能电池的方法及设备。
[0005]所述目标通过根据权利要求1的方法来实现。在所述的测量太阳能电池的方法中，其中向太阳能电池施加电压或电流，并测量由此分别所产生的电流和电压，且其中在施加所述电压或所述电流之前，和在测量分别所产生的电流和所产生的电压期间或之后测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的相对分布，规定，所述电压或所述电流是作为至少一个具有可提前确定的恒定值的脉冲施加可提前确定的时间段，从分别所产生的电流和所产生的电压计算出能量值，在施加所述脉冲或各脉冲之前测量整个太阳能电池表面面积发射的福射的第一相对分布和在施加所述脉冲或各脉冲期间或之后测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的第二相对分布，从所述第一和第二相对分布生成差异分布并换算成(scaled)所述计算能量值。
[0006]本发明的一大优势在于，可根据预定量的引入能量来判断太阳能电池。借此，它们变得比在测量特性曲线之际确定对应参数时更加具有比较性。因此，当使用具有可提前确定的恒定值的电压或电流进行测量时，在测量特性曲线之际具有实质上不同能量输入的不同太阳能电池可具有相同或至少类似的能量输入量。在相反的情形下，当使用具有恒定值的电压或电池测量时，在测量特性曲线之际具有相同或类似能量输入的不同太阳能电池还可具有实质上不同的能量输入量。在两种情形下，用本发明方法测量的太阳能电池的分类方式将不同于那些根据现有技术方法测量的太阳能电池。由于本发明更逼真地模拟输入太阳能电池的能量，所以只有在真实操作条件下实际上达到临界值的太阳能电池才会被拒用。因此避免不必要的浪费，同时安全地鉴别出不适合的太阳能电池。
[0007]有利的是，电压或电流是作为恰好一个具有可提前确定的恒定值的脉冲施加到太阳能电池达提前确定的时间段。因此，测量太阳能电池所费的时间特别少。
[0008]优选地，确定整个太阳能电池的最大能量、方差、标准偏差、表面面积或高于所述最大能量的数值、局部最大值的姿态、位置、半宽度和/或梯度，并从经换算的差异分布计算出每单位表面面积的能量。所有的数值均可与太阳能电池或太阳能模块的整个表面面积或与所定义子面积存在联系。基于这些数据基础上，可鉴别出热点并加以评估。
[0009]有利的是，太阳能电池或包括太阳能电池的太阳能电池模块的所得最大工作温度可考虑到局部最大值的量值而确定，局部最大值对应于存储在太阳能电池中的能量最大量。从最大工作温度可得出关于太阳能电池模块中太阳能电池的性质或其用于包在某些材料中的适用性的结论。
[0010]在优选的实施例中，建立一方面测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的第一和第二分布与另一方面施加电压或电流并测量分别所产生的电压与所产生的电压间的时间关联。优选地，所述第二相对分布是在施加电流或电压脉冲后的恒定时间段内测量。因此，可避免在不同时间点下测量各待测量的太阳能电池，以便直接比较测量结果，并借此使太阳能电池相互之间得到更可靠的结果。
[0011]任选地，整个太阳能电池表面面积发射的福射的第一和第二相对分布是在1ms到30ms间的可提前确定的时间段期间测量。此可实现调整测量质量。
[0012]有利的是，在测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的第一和第二相对分布及施加脉冲期间照射太阳能电池。以此方式，可在更实际条件(亦即模拟在阳光下使用太阳能电池的条件)下测量太阳能电池。
[0013]在另一个有利的实施例中，在测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的第一和第二相对分布及施加脉冲期间部分遮蔽经照射的太阳能电池。此允许在甚至更实际条件(其中其可经(例如)物体(如树叶)、灰尘或类似物遮蔽)下使用待模拟的太阳能电池。
[0014]所述目标另外通过根据权利要求8的设备来实现。就用于测量太阳能电池的设备来说，其包括电压源或电流源、各自的电流测量设备和电压测量设备和用于测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的相对分布的辐射测量设备，规定，所述设备包括用于产生并向太阳能电池施加至少一个电压或电流脉冲的脉冲发生器(其中所述脉冲或各脉冲具有可提前确定的恒定值和可提前确定的时间段)、用于从所述脉冲或各脉冲所产生的电流或电压(分别用电流测量设备和电压测量设备测量)计算能量值的第一评估单元、用于从整个太阳能电池表面面积发射的辐射的相对分布(各自在施加脉冲之前、期间或之后测量)生成差异分布的第二评估单元、和用于将所述差异分布换算成所述计算能量值的第三评估单元。
[0015]优选地，所述辐射测量设备为微测热辐射计或热成像相机。特定来说，微测热辐射计可检测红外辐射。微测热辐射计可于室温在不进行繁琐冷却的情况下操作。热成像相机还可在整个表面上高精度地检测并绘制红外辐射。然而，它们很昂贵。
[0016]在优选的实施例中，提供计算构件，以从所述经换算的差异分布的局部最大值的姿态、位置、半宽度和/或梯度计算每单位面积的能量，且/或用于确定太阳能电池或包括太阳能电池的太阳能电池模块的所得最大工作温度。所述一个或各计算构件因此得出关于太阳能电池的质量的有用数据，并由此对它们进行分类。如果提供一个以上计算构件，则它们可作为独立装置或一个集成装置存在。
[0017]有利的是，所述设备包括用于根据局部最大值的所述姿态、所述位置、所述半宽度和/或所述梯度和/或每单位面积的能量和/或太阳能电池或包括太阳能电池的太阳能电池模块的所得最大工作温度分类太阳能电池的分类单元。所述或各分类单元有利于将太阳能电池与太阳能电池阵列联系在一起。如果根据所得最大工作温度进行分类，则可特别容易分类出不适用于太阳能电池模块的太阳能电池。如果使用一个以上分类单元，则可将它们集成在一个装置中，或可使用单独的装置。
[0018]特别优选地，所述设备包括用于使脉冲发生器和电流测量设备或电压测量设备与辐射测量设备呈时间相关性的闭环控制设备。此甚至使得不同太阳能电池的测量具有可比较性。
[0019]有利的是，提供用于在测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的第一和第二相对分布和施加脉冲期间照射太阳能电池的照射构件。所述照射构件允许模拟以后使用太阳能电池的更实际条件。
[0020]更有利的是，提供用于在测量整个太阳能电池表面面积发射的辐射的第一和第二相对分布和施加脉冲期间至少部分遮蔽太阳能电池的照射的遮光设备。所述遮光设备允许仿真遮蔽太阳能电池(如发生在实际操作期间的叶子、灰尘或类似物遮蔽)，以便可为测量太阳能设备创造甚至更实际的操作条件。
[0021]本发明将参考一个优选的示范性实施例作更详细地阐释，其中:
[0022]图1展示根据本发明第一实施例的设备；
[0023]图2展示根据本发明第二实施例的设备；
[0024]图3展示输入太阳能电池中的预定量能量的实例；
[0025]图4展示整个太阳能电池表面