专利名称：光伏组件热斑试验电池挑选设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏组件性能检测用设备，尤其是一种光伏组件热斑试验电池挑选设备。
背景技术：
光伏技术是利用太阳光这种可再生能源进行发电的技术，当前主流产品是以晶体硅为光电转换材料的组件，这种组件的电路由多个电池串联而成(如图I所示)。然而，当发生电池被部分遮挡或是有电池破裂等情况时，组件局部会大量发热，称为“热斑效应”，严重者会烧穿背板甚至造成火灾。热斑效应的严重程度与组件的电路结构，以及每一片太阳电池的质量有关。由于在组件中电池的质量分布具有随机性，因此，在试验中要把最可能发生质量问题的电池挑出来,并加以环境试验。 目前一般采用的挑选方法是在瞬态或稳态太阳模拟器下依次遮挡每一片电池并做电流-电压扫描(如图2所示)，通过比较每一条曲线的转折点位置来筛选试验用电池(如图3所示)。由于需要耗费大量的作业时间与人力劳动，该方法在少批次的检测中尚可勉强实现，但难以用于生产企业的全批次产品检测。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种光伏组件热斑试验电池挑选设备，可以实现快速、准确、成本合理地检测出组件中每块电池在无光照情况(即该片被完全遮挡)下受到特定的反向偏置电压下(可以是标准试验条件下电压，也可以是其它设定电压)的漏电流大小。按照本发明提供的技术方案，所述光伏组件热斑试验电池挑选设备，包括机架，其特征是在所述机架上安装挡板导轨和光伏组件导轨，在光伏组件导轨上安装光伏组件支撑架，且该光伏组件支撑架可沿光伏组件导轨移动；在所述光伏组件支撑架上方的机架上安装稳态光源，该稳态光源为若干呈阵列分布的光源；在所述稳态光源和光伏组件支撑架之间安装一组或两组挡板组件，挡板组件包括两端设置在挡板导轨上并可沿挡板导轨移动的挡板架，在挡板架上设置多个可遮挡住稳态光源的挡板，在挡板和光伏组件支撑架之间为放置光伏组件的空间；在所述机架的一端安装用于采集和保存电流、电压信号值的数据采集电路。所述数据采集电路的输入端通过电路连接线与光伏组件的接线盒(或汇流条)连接。所述光伏组件支撑架所在平面与稳态光源所在平面相平行。本发明具有以下积极进步技术效果(1)本发明只需要测量电池反向暗态漏电流，并且可以多路同时监测，因此极大地加快了测试进度；(2)本发明测试过程快，整个组件在测试过程中温度上升不明显，有效避免了因为温度升高引起开路电压降低而造成的测试误差；(3)本发明测试过程快、方法简易，可以实现对批量产品实现全检；(4)本发明可以添加电压补偿功能，可以使测试过程对于环境的容忍度更宽，同时也可用于考察在感兴趣的反向电压下电池的性能。
图I为现有技术中光伏组件的电路连接图。图2为单片电池被完全遮盖光伏组件的电路连接图。图3为图I所示的光伏组件与图2所示的光伏组件的电流-电压扫描示意图，其中，横坐标为电压，纵坐标为电流。图4、图5为本发明所述光伏组件热斑试验电池挑选设备的示意图；其中，图4为该电池挑选设备在一种工作过程下的示意图，图5为该电池挑选设备在另一种工作过程下的示意图。图6为采用本发明所述的光伏组件热斑试验电池挑选设备得到的漏电流数据，其中，横坐标为采样点，纵坐标为电流值，单位为A。图7为本发明具有单组挡板的机架的结构示意图。图8为本发明具有双组挡板的机架的结构示意图。图9为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体附图对本发明作进一步说明。如图Γ图9所示所述光伏组件热斑试验电池挑选设备包括机架I、稳态光源2、光伏组件支撑架3、挡板4、电路连接线5、数据采集电路6、挡板导轨7、光伏组件导轨8、挡板架9、光伏组件10等。如图9所示，本发明包括机架1，在机架I上安装挡板导轨7和光伏组件导轨8，在光伏组件导轨8上安装光伏组件支撑架3，且该光伏组件支撑架3可沿光伏组件导轨8移动；在所述光伏组件支撑架3上方的机架I上安装稳态光源2，该稳态光源2为若干呈阵列分布的光源；如图7、图8所示，在所述稳态光源2和光伏组件支撑架3之间安装一组或两组挡板组件，挡板组件包括两端设置在挡板导轨7上并可沿挡板导轨7移动的挡板架9，在挡板架9上设置多个可遮挡住稳态光源2的挡板4，在挡板4和光伏组件支撑架3之间为放置光伏组件的空间；如图4、图5所示，在所述机架I的一端安装用于采集和保存电流、电压信号值的数据采集电路6，数据采集电路6的输入端通过电路连接线5与光伏组件10的接线盒连接；
为了保证测量的精确，所述光伏组件支撑架3所在平面与稳态光源2所在平面相平行。本发明的工作原理采用稳态光源2照射光伏组件10，使其产生电动势，在稳态光源2照射区域，光伏组件10的单片晶体硅太阳电池可产生O. 2^1. O V的开路电压；若该电动势与标称开路电压有差异，则可通过额外电源进行电压补偿；将受旁路二极管保护的每一支组串分别引出，同时监测并记录各路短路电流；当挡板完全遮盖住某一片电池时，监测到的组串的电流(即为采样数据列中极小值)即为该电池在反向偏压下的暗态漏电流；移动挡板，使之依次完全遮挡组串中的每一块电池，便能得到组件中每一块电池的漏电流；这样便可以根据热斑耐久试验要求，从组件中挑选出若干电池。·
所述稳态光源2的作用是，在完全遮挡某片电池时使其它受辐照电池在接近开路的状态下工作，在挡板移动过程中被部分遮挡的电池仍能产生远大于“暗态漏电流”的光生电流(对具体值不作要求)以作为片与片之间信号“识别”;由于晶体硅太阳电池开路电压受光源不均匀性影响小，所以对光源的容忍性较大，因此不需要用到电流-电压扫描法中昂贵的太阳模拟器，大大降低设备成本。本发明的工作过程将光伏组件10放置在光伏组件支撑架3上，光伏组件支撑架3可以沿光伏组件导轨8平移使之能够恰好供光伏组件10测试，且在光伏组件支撑架3上可以安装锁紧装置，以便固定位置；再将挡板4沿着挡板导轨7移动，依次遮盖住光伏组件10上的电池，通过数据采集电路6采集并记录每一片被遮挡电池的反向漏电流值，具体测试数据如图6所示；所记录的反向漏电流值可以通过以下两种方法来与电池位置对应一是通过记录挡板移动的位置来和此时的漏电流对应；一是通过连续较高频率地采样，由于挡板从一片移到另一片过程中会有未完全遮挡任何一片的时段，该时段的电流远远大于暗态反向漏电流，因此可以通过电流绝对值的变化进行识别。本发明所述的数据采集电路6可以有电压补偿功能，当光源强度不足使开路电压低于要求值，或是用户需要考量在更大反偏电压下电池性能时，可以通过串联设定电压的电源使被全挡电池承受的电压为用户要求值。对比于在太阳模拟器上做遮挡的电流电压扫描的方法，本发明具有以下优点1、本发明只记录能足够反映电池热斑试验特性的反偏状态下的暗电流，而不作电流-电压扫描；新标准热斑选片试验鉴于旁路二极管的影响，提出从引线端进行电流-电压扫描的方法，得到带折线的曲线；通过转折点的位置来推测该片电池的反向漏电流并作为选片依据；而本发明直接从接线盒里连接每个支路的引线，不受旁路二极管的影响，可以直接提取电池的反向漏电流，与标准方法得出的数据是等效的；2、本发明大大节约了选片时间；通常在稳态太阳模拟器上扫描一次电流-电压曲线需要约30秒，一个72片电池的组件全部扫描下来至少需要36分钟；在瞬态太阳模拟器上，由于每次闪光前电源充电需要约I分钟，整个过程时间约需要72分钟；而本发明仅采集遮挡下的暗电流，避免了耗时的电流-电压扫描，并且挡板可以自动移动依次遮挡；若采用单片遮挡，且每片电池遮挡时间约为2秒钟，整个组件扫描时间可控制在144秒之内；3、本发明可以同时对多片电池进行遮挡；通常一个组件含二到四组电池分支，每组分支都有相应引线及旁路二极管；由于本发明直接从各个引线连接取样，各分枝相互独立，因此可同时对多路遮挡、采样。以上述含72片电池的组件为例，这种组件典型地含三个分支，因此扫描时间可以进一步缩减到上一节算法的1/3，即48秒左右；4、本发明可以增加补偿电源，在试验过程中可以使加在被遮挡电池上的反向偏压可以为任意设定值，这样既可以使之接近在标称状态下的开路电压，也可以设为企业质量控制所需要的合适值；5、本发明可以用较小的数据量，记录每个组件中每片电池的暗态漏电流，便于建立出厂样品档案。
权利要求
1.一种光伏组件热斑试验电池挑选设备，包括机架(I)，其特征是在所述机架(I)上安装挡板导轨(7)和光伏组件导轨(8)，在光伏组件导轨(8)上安装光伏组件支撑架(3)，且该光伏组件支撑架(3)可沿光伏组件导轨(8)移动；在所述光伏组件支撑架(3)上方的机架(I)上安装稳态光源(2)，该稳态光源(2)为若干呈阵列分布的光源；在所述稳态光源(2)和光伏组件支撑架(3)之间安装一组或两组挡板组件，挡板组件包括两端设置在挡板导轨(7)上并可沿挡板导轨(7)移动的挡板架(9)，在挡板架(9)上设置多个可遮挡住稳态光源(2)的挡板(4)，在挡板(4)和光伏组件支撑架(3)之间为放置光伏组件的空间；在所述机架(I)的一端安装用于采集和保存电流、电压信号值的数据采集电路(6 )。
2.如权利要求I所述的光伏组件热斑试验电池挑选设备，其特征是所述数据采集电路(6)的输入端通过电路连接线(5)与光伏组件(10)的接线盒连接。
3.如权利要求I所述的光伏组件热斑试验电池挑选设备，其特征是所述光伏组件支撑架(3 )所在平面与稳态光源(2 )所在平面相平行。
全文摘要
本发明涉及一种光伏组件热斑试验电池挑选设备，包括机架，其特征是在所述机架上安装挡板导轨和光伏组件导轨，在光伏组件导轨上安装光伏组件支撑架，且该光伏组件支撑架可沿光伏组件导轨移动；在所述光伏组件支撑架上方的机架上安装稳态光源，该稳态光源为若干呈阵列分布的光源；在所述稳态光源和光伏组件支撑架之间安装一组或两组挡板组件，挡板组件包括两端设置在挡板导轨上并可沿挡板导轨移动的挡板架，在挡板架上设置多个可遮挡住稳态光源的挡板，在挡板和光伏组件支撑架之间为放置光伏组件的空间；在所述机架的一端安装数据采集电路。本发明只需要测量电池反向暗态漏电流，并且可以多路同时监测，因此极大地加快了测试进度。
文档编号G01R31/26GK102928762SQ20121048310
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者袁凯笛, 何莉, 吴媛, 许丰, 吴建国 申请人:无锡市产品质量监督检验中心