一种太阳能电池性能测试系统及其测试方法与流程

本发明涉及光伏技术领域，特别是涉及一种太阳能电池性能测试系统及其测试方法。

背景技术：

由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效地将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数(电流和电压)的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的太阳能电池组件。如果把一片或者几片低功率的电池片装在太阳电池单体中，将会使整个组件的输出功率降低。因此，为了最大限度地降低电池串并联的损失，必须将性能相近的单体电池组合成组件。

太阳能电池板在实际使用时，为了获得最大的光照强度，太阳能电池板随着太阳位置的改变而改变，始终保持与太阳光呈垂直的状态。在自然界中，由于太阳离地球的距离很大，因此，认为太阳光照射到物体上的是平行光，在进行太阳能电池的测试时，需要尽可能的模拟太阳的光照，在平行光中对太阳能电池进行一一测试。而现有的测试系统，在测试不同的太阳能电池时，无法保证太阳能电池的位置的一致性，使测试结果存在误差，影响太阳能电池的分类的筛选。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种太阳能电池性能测试系统及其测试方法，能够快速有效的对太阳能电池的性能进行测试，并且调整校准准确快捷。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种太阳能电池性能测试系统，包括PLC主控制器、太阳能模拟器、电池固定装置、负载电阻和检测装置，所述太阳能模拟器模拟太阳发射出平行的白光，所述太阳能模拟器的中心通过万向接头悬挂在支架上，且所述万向接头的轴线经过所述太阳能模拟器的重心，所述太阳能模拟器周向均布多个用于调节平衡的重锤，所述重锤分布在以太阳能模拟器重心为圆心的同一圆周上，所述太阳能模拟器位于所述电池固定装置正上方，所述电池固定装置包括可升降底座，所述可升降底座顶部设有支撑板，所述支撑板外围设有环形水槽，所述环形水槽的断面形状为上端开口的梯形，所述开口端封设有弹性膜，所述水槽的底部通过管路与水泵连接，所述太阳能电池置于所述弹性膜上，且通过负载电阻连接至检测装置，所述环形水槽内部的支撑板上设有振动装置，所述PLC主控制器与所述太阳能模拟器、检测装置和振动装置线路连接。

进一步，所述水槽开口的边缘与所述弹性膜边缘螺旋卷绕连接。

一种太阳能电池性能测试方法，包括上述的太阳能电池性能测试系统，还包括以下步骤：

步骤1：通过重锤调整太阳能模拟器的位置，使太阳能模拟器在重力作用下保持水平，且使太阳能模拟器垂直发射出与重力方向平行的白光；

步骤2：调整支撑板的位置，使水槽处于基本水平状态，PLC主控制器启动水泵使水槽内充满液态水，并使弹性膜鼓起，且弹性膜高出所述水槽的边缘一定高度；在重力的作用下，相连通的水面处于水平状态，无需进行机械的调整，简单易实现；水泵用于给水槽内注水，还可以根具太阳能电池的不同规格，调整水槽内液面的高度，以满足多种规格的太阳能电池的测试。

步骤3：通过吸盘式机械手，将太阳能电池吸附并放置在弹性膜上，太阳能电池压在弹性膜上，弹性膜变形使太阳能电池与弹性膜具有较大的接触面积，能够使太阳能电池位置固定；弹性膜鼓起用于支撑太阳能电池，包覆水的弹性膜具有一定的柔性调节能力，可以使太阳能电池板保持很好的水平状态；另外，当太阳能电池压在弹性膜上时，由于重力作用弹性膜变形，增大与太阳能电池的接触面积，增大摩擦力，太阳能电池具有比较光滑的表面，使其更加容易吸附在弹性膜的表面，增加附着力，提高稳定性；由于弹性膜具有一定的柔软度，对太阳能电池表面没有损坏。

步骤4：PLC主控制器启动振动装置，通过振动装置的振动，将振动能量传递给水槽内的水，通过水的振动对太阳能电池的位置进行动态微调；通过水的振动可以带动太阳能电池同步振动，便于水平调整；另外，在振动时太阳能电池表面与弹性膜的接触面上的气泡被排挤出来，可以进一步提高太阳能电池的附着力，提高稳定性，不需要外加固定装置就能够使太阳能电池固定，避免了夹持机构对太阳能电池的损坏。

步骤5：调整完成后，PLC主控制器先关闭水泵和振动装置，然后控制启动太阳能模拟器和检测装置，对太阳能电池进行测试。

进一步，还包括太阳能电池位置校准装置，并且在步骤3中还包括以下步骤：在通过吸盘式机械手吸附太阳能电池前，首先要采用太阳能电池位置校准装置对太阳能电池的位置进行校准，使太阳能电池的中心与吸盘式机械手的坐标中心重合。为了保证太阳能电池的位置位于水槽的中心，在将太阳能电池放置在弹性膜上时首先对其位置进行调整，提高了定位精度。

以重力的方向为基准，采用重锤与活性水面的配合实现光源方向的调整，简单方便。测试时，太阳能模拟器发射出一定照度的光源照射在太阳能电池表面上，使其产生电能；电池固定装置用于安装太阳能电池以及调整其正对光源；负载电阻接在电池的外围电路上，形成回路，通过改变电阻大小来改变太阳能电池的输出特性；检测装置包括温度计、数据采集、记录及显示模块，温度计用于测量太阳能电池的背表面温度，以达到标准测试条件的要求；数据采集、记录及显示模块能够完成太阳能电池的输出电压、输出电流的采集以及V-I特性曲线的显示等。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种太阳能电池性能测试系统及其测试方法，以重力的方向为基准，采用重锤与活性水面的配合实现光源方向的调整，并且通过振动装置进行微调，简单方便，控制灵活，控制精度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明最佳实施例的结构示意图；

图2是本发明最佳实施例的结构示意图；

图3是水槽的结构示意图；

图4是水槽与弹性膜连接的结构示意图。

图中：1、万向接头，2、太阳能模拟器，3、重锤，4、太阳能电池，5、水槽，6、可升降底座，7、振动装置，8、支撑板，9、弹性膜，10、水泵。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

如图1-4所示，本发明的一种太阳能电池性能测试系统，包括PLC主控制器、太阳能模拟器2、电池固定装置、负载电阻和检测装置，所述太阳能模拟器2模拟太阳发射出平行的白光，所述太阳能模拟器2的中心通过万向接头1悬挂在支架上，且所述万向接头1的轴线经过所述太阳能模拟器2的重心，所述太阳能模拟器2周向均布多个用于调节平衡的重锤3，所述重锤3分布在以太阳能模拟器2重心为圆心的同一圆周上，所述太阳能模拟器2位于所述电池固定装置正上方，所述电池固定装置包括可升降底座6，所述可升降底座6顶部设有支撑板8，所述支撑板8外围设有环形水槽5，所述环形水槽5的断面形状为上端开口的梯形，所述开口端封设有弹性膜9，所述水槽5的底部通过管路与水泵10连接，所述太阳能电池4置于所述弹性膜9上，且通过负载电阻连接至检测装置，所述环形水槽5内部的支撑板8上设有振动装置7，所述PLC主控制器与所述太阳能模拟器2、检测装置和振动装置7线路连接。

如图4所示，所述水槽5开口的边缘与所述弹性膜9边缘螺旋卷绕连接。

一种太阳能电池性能测试方法，包括上述的太阳能电池4性能测试系统，还包括太阳能电池4位置校准装置以及以下步骤：

步骤1：通过重锤3调整太阳能模拟器2的位置，使太阳能模拟器2在重力作用下保持水平，且使太阳能模拟器2垂直发射出与重力方向平行的白光；

步骤2：调整支撑板8的位置，使水槽5处于基本水平状态，PLC主控制器启动水泵10使水槽5内充满液态水，并使弹性膜9鼓起，且弹性膜9高出所述水槽5的边缘一定高度；在重力的作用下，相连通的水面处于水平状态，无需进行机械的调整，简单易实现；水泵10用于给水槽5内注水，还可以根具太阳能电池4的不同规格，调整水槽5内液面的高度，以满足多种规格的太阳能电池4的测试。

步骤3：首先采用太阳能电池4位置校准装置对太阳能电池4的位置进行校准，使太阳能电池4的中心与吸盘式机械手的坐标中心重合；然后通过吸盘式机械手，将太阳能电池4吸附并放置在弹性膜9上，太阳能电池4压在弹性膜9上，弹性膜9变形使太阳能电池4与弹性膜9具有较大的接触面积，能够使太阳能电池4位置固定；弹性膜9鼓起用于支撑太阳能电池4，包覆水的弹性膜9具有一定的柔性调节能力，可以使太阳能电池4板保持很好的水平状态；另外，当太阳能电池4压在弹性膜9上时，由于重力作用弹性膜9变形，增大与太阳能电池4的接触面积，增大摩擦力，太阳能电池4具有比较光滑的表面，使其更加容易吸附在弹性膜9的表面，增加附着力，提高稳定性；由于弹性膜9具有一定的柔软度，对太阳能电池4表面没有损坏。

步骤4：PLC主控制器启动振动装置7，通过振动装置7的振动，将振动能量传递给水槽5内的水，通过水的振动对太阳能电池4的位置进行动态微调；通过水的振动可以带动太阳能电池4同步振动，便于水平调整；另外，在振动时太阳能电池4表面与弹性膜9的接触面上的气泡被排挤出来，可以进一步提高太阳能电池4的附着力，提高稳定性，不需要外加固定装置就能够使太阳能电池4固定，避免了夹持机构对太阳能电池4的损坏。

步骤5：调整完成后，PLC主控制器先关闭水泵10和振动装置7，然后控制启动太阳能模拟器2和检测装置，对太阳能电池4进行测试。

以重力的方向为基准，采用重锤3与活性水面的配合实现光源方向的调整，简单方便。测试时，太阳能模拟器2发射出一定照度的光源照射在太阳能电池4表面上，使其产生电能；电池固定装置用于安装太阳能电池4以及调整其正对光源；负载电阻接在电池的外围电路上，形成回路，通过改变电阻大小来改变太阳能电池4的输出特性；检测装置包括温度计、数据采集、记录及显示模块，温度计用于测量太阳能电池4的背表面温度，以达到标准测试条件的要求；数据采集、记录及显示模块能够完成太阳能电池4的输出电压、输出电流的采集以及V-I特性曲线的显示等。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。