专利名称：一种用于太阳能电池芯片及组件的i-v特性测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能电池，具体是指太阳能电池芯片及组件的I-V特性测试系统。
背景技术：
传统的太阳能电池及组件I-V特性测试有脉冲测量及连续光测量两种。目前常见 的连续光测试系统一般光源面积较小，测试对象的范围较窄，测试光强固定，可测电压和电 流的范围均较小，温度、辐照度不可实时监测，不太适合目前的太阳能芯片及组件的发展需要。发明内容基于上述已有技术存在的问题，本实用新型的目的是提出一种可重复模拟太阳光 测试环境，可测电压和电流的范围均较大，温度、辐照度可实时监测，可同时对多个太阳能 电池芯片及组件进行测试的I-V特性测试系统。本实用新型的一种用于太阳能电池芯片及组件的I-V特性测试系统，包括模拟 太阳光测试环境、I-V测试电路和多路数据采集器。所述的模拟太阳光测试环境由温度可控可调的恒温测试箱，置于测试箱中的功率 可以连续调节的模拟太阳光长弧氙灯、辐照度计、放置检测模拟太阳光的辐照度计及被测 样品的操作台组成。所述的I-V测试电路由可调电子负载和电流采样器组成。被测样品芯片或组件二端的被测电压和电流采样器输出的被测电流，测试过程中 控制的温度和辐照度由多路数据采集器进行数据处理。本实用新型的优点是模拟太阳光光强连续可调；测试环境的温度可调可控；光 源的辐照度可连续监测；具有处理单芯片及组件或多芯片及组件的测试能力，本系统最大 可同时测试的芯片数目为8块。测试芯片及组件的可测范围为Voc从0. 5伏到50伏(加 衰减器将可测电压提高到100伏或更高)，Isc从0. 1毫安到10安培。
图1为恒温测试箱的剖面结构示意图。图2为长弧氙灯在测试箱内顶面的分布示意图。图3为电流采样器原理图。图4为I-V特性测试电连接图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明恒温测试箱1内的顶面均布有四支功率连续可调的长弧氙灯2来构建模拟太阳光 光源。每支长弧氙灯调节范围为0-1500瓦。因为光源的功率可以连续调节，我们可以得 到想要的辐照度测试条件，测试各种条件下太阳能电池芯片或组件的响应特性。辐照度从0. 2sun 到 1. Osun 可调。光源的辐照度由置于测试箱1内的辐照度计3探测，其数据由多路数据采集器进 行数据处理。辐照度探头有一级探头和二级探头，在精密测试时，考虑采用一级探头，在普 通测试时，考虑采用二级探头。本实施例采用意大利DeltaOHM公司的产品，根据探头上面 给出的灵敏度参数内阻36.2欧姆；灵敏度14.56uV/ (ff/m2)；视场范围23isr;光谱范围305nm-2800nm(50%)；335nm-2200nm(95% )；工作温度范围-40°C -80°C ；重量0· 45Kg ；我们制作了一台放大倍数为68. 68的低漂移低噪声放大器，其输出响应为lsim/ 1伏。辐照度计3及被测样品4放置在操作台5上。恒温测试箱1内的温度和湿度由置于恒温测试箱侧壁的温度传感器6和湿度感应 器7探测，其数据由多路数据采集器进行数据处理。多路数据采集器8 可以根据使用者自己的需要选择合适的多路数据采集器，如 KEITHLEY.GRAPHTEC或其它公司的产品。我们的系统采用了 GRAPHTEC公司的GL-800，它是 一个20通道的自动数据采集器。对于该设备的20个测试通道，有两个基本的测试通道一 个用来测试环境温度，另一个用来测试光源的辐照度。在这两个基本通道外，保留两个通道 备用，如有需要，可测试其它参数(如湿度等)。对于剩余的16个测试通道，我们把它们分 成8组；每组包括两个测试通道，用来测试一块太阳能电池芯片或组件，其中一个通道用来 测试电压，另一个通道测电流。多路数据采集器可通过网线连接计算机或单纯配加USB存储器进行数据采集，最 快采样时间为100毫秒。外接一个8G的USB存储器，以最快的采样速度工作，记录时间可 长达一年。测试对象为电压，温度(使用PtlOO热电阻)，湿度(使用B-530湿度感应器 作电压0伏至1伏比例转换)。I-V测试中的电流测量由于我们使用的自动数据采集器只能采集电压信号，必 须将电流信号转换成合适的电压信号来进行数据采集。为此，我们设计了电流采样器9来 完成这一工作，电流采样器由采样电阻和低漂移低噪声放大器组成。我们根据测量范围的 不同，制作了四个电流采样器，分别可测的电流范围为lmA/l伏，lOrnA/1伏，0. 1A/1伏和 1A/1伏。这样我们可测的电流范围从0. ImA到10A，满足了不同的太阳能电池芯片的测试 需求。I-V测试采用定电压工作模式，可调电子负载10的选用根据测试芯片的功率大 小，应选用不同的可调电子负载来进行测量。在我们的系统中，采用了一台120W的可调电 子负载。对于大功率的太阳能电池芯片的测试，可选用大功率的可调电子负载，如200W， 250W，300W，500W 等。对于每一太阳能电池芯片或组件有两个测试信号，分别对应于被测太阳能芯片或组件的电压和电流信号。它们与温度信号和辐照度信号一起被送进GL-800自动数据采集 器中进行处理。 测试数据的后续处理我们通过GL-800自动数据采集器测到的I_V特性数据，可 以利用专有数据转换程序将其很方便的转换成EXCEL格式的数据文件，进而可以很方便的 得到I-V曲线。从I-V曲线出发可得到P-V曲线，进而得到所有的特征参数Voc，Isc, Vm, Im, Pm, FF, η。
权利要求一种用于太阳能电池芯片及组件的I V特性测试系统，包括模拟太阳光测试环境、I V测试电路和多路数据采集器(8)，其特征在于所述的模拟太阳光测试环境由温度可控可调的恒温测试箱(1)，置于测试箱中的功率可以连续调节的模拟太阳光长弧氙灯(2)、辐照度计(3)、放置检测模拟太阳光的辐照度计(3)及被测样品(4)的操作台(5)组成；所述的I V测试电路由可调电子负载(10)和电流采样器(9)组成；被测样品(4)的被测电压和电流采样器输出的被测电流，测试过程中控制的温度和辐照度由多路数据采集器(8)进行数据处理。
2.根据权利要求1的一种用于太阳能电池芯片及组件的I-V特性测试系统，其特征在 于所述的电流采样器由采样电阻和低漂移低噪声放大器组成。
专利摘要本实用新型公开了一种用于太阳能电池芯片及组件的I-V特性测试系统，该系统包括模拟太阳光测试环境、I-V测试电路和多路数据采集器。模拟太阳光测试环境由温度可控可调的恒温测试箱，置于测试箱中的功率可以连续调节的模拟太阳光长弧氙灯、辐照度计组成。I-V测试电路由可调电子负载和电流采样器组成。样品的被测电压和电流，测试过程中控制的温度和辐照度由多路数据采集器进行数据处理。本实用新型的优点是模拟太阳光光强连续可调；测试环境的温度可调可控；光源的辐照度可连续监测；具有处理单芯片及组件或多芯片及组件的测试能力。
文档编号G01R31/36GK201749175SQ20102013004
公开日2011年2月16日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者梅伟芳, 王善力, 郭伟立 申请人:上海太阳能电池研究与发展中心