电池片PID测试方法与流程

电池片pid测试方法
【技术领域】
1.本发明涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种电池片pid测试方法。


背景技术：

2.pid效应(potential induced degradation)全称为潜在电势诱导衰减。光伏组件为了防止触电风险以及抑制组件边框电化学腐蚀，通常将组件边框接地，这样就在光伏组件中电池与组件边框之间形成电势差，该电势差会导致组件效率衰减，从而影响太阳能电池的光伏转化效率。具体地，这种衰减主要是由作为封装材料的玻璃中所含的钠离子在上述电势差的驱动作用下，使玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池表面的钝化效果变差，造成太阳电池的电学性能下降。为解决此问题，各光伏厂家设计了多种抗pid效应的方法，为了验证各抗pid效应的方法的有效性，需要对太阳能电池进行pid衰减测试。
3.现有技术中通常对单独的电池片进行pid衰减测试，但是对单个电池片进行pid测试所得出的测试结果的准确度不高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种电池片pid测试方法，用以解决现有技术中pid测试方法准确度不高的问题。
5.本技术提供了一种电池片pid测试方法，包括：
6.s1、将导电件与待测测试件电连接，所述待测测试件包括待测电池片及钠离子层，将所述导电件与供电装置电连接；s2、对待测测试件加热使得所述待测测试件达到预设温度后所述供电装置对所述导电件输出直流电压，达到预定时间后关闭所述供电装置；s3、将所述待测电池片从所述待测测试件中拆出；s4、对拆出的所述待测电池片的电参数进行测试，并计算得出衰减值；s5、在预设环境中采用环境光源对待测电池片照射第一预设时间，使得电池恢复效率，随后对所述待测电池片进行光伏效率测试，得到所述待测电池片的一组衰减值；对同一所述待测电池片重复进行所述s1-s5步骤，得到所述待测电池片的多组衰减值。
7.采用上述技术方案后，有益效果是：
8.通过待测测试件进行多次pid测试，可避免单次测试中的额外因素或操作失误所带来的测试误差，获得更准确可靠的pid测试结果。
9.本技术实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术实施例的目的和其他优点在说明书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
10.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
11.图1为本技术实施例提供的pid测试方法的流程图；
12.图2为本技术实施例提供的一种pid测试装置的结构图。
13.附图标记：
14.100-太阳能电池潜在电势诱导衰减测试装置；
15.1-待测测试件；
16.11-第一玻璃件；
17.12-第一胶膜件；
18.13-待测电池片；
19.14-第二胶膜件；
20.15-保护件；
21.2-挤压模块；
22.21-金属板；
23.22-驱动件；
24.3-电压加载模块；
25.31-供电器；
26.32-导电件；
27.33-位移模块。
28.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
【具体实施方式】
29.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
30.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
31.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。
32.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
33.需要注意的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
34.下面根据本技术实施例提供的电池片pid测试方法的结构，对其具体实施例进行说明。
35.本技术提供一种电池片pid测试方法，包括：
36.s1、将导电件与待测测试件电连接，所述待测测试件包括待测电池片及钠离子层，将所述导电件与供电装置电连接；
37.在s1步骤中，待测测试件包括待测电池片及钠离子层，钠离子层可以是含钠离子的玻璃、含钠离子的盐水层等。以下给出具体的实施例：
38.(1)待测电池片、胶膜、玻璃依次堆叠，利用导电件连接待测电池片与玻璃，供电装置通过导电件向待测电池片与玻璃进行通电，使得待测电池片与玻璃之间产生电势差，上述胶膜的材料可以是eva(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、poe(聚烯烃弹性体)、epe(可发性聚乙烯)等高分子材料。
39.(2)待测电池片和金属板贴合，在待测电池片的任意一面设置有钠离子溶液，同样利用导电件连接待测电池片与金属板，供电装置通过导电件向待测电池片通电与金属板进行通电，使得待测电池片与金属板之间产生电势差。
40.(3)将第一玻璃件、第一胶膜件、待测电池片、第二胶膜件及保护件依次堆叠形成待测测试件，其中，保护件可以是玻璃或背板，将待测测试件夹设于两块接地金属板之间，利用导电件连接待测电池片的正极与负极，并使得供电装置通过导电件向待测电池片的正负极通电，使得待测电池片的正面及背面分别与两块金属板之间产生电势差，进而同时对待测电池片的正面及背面进行衰减测试。
41.在其中一个实施例中，导电件连接于待测电池片的正极主栅和\或负极主栅上，导电件可以是金属导线，也可以是金属薄片，因为导电件至少一部分会被夹在待测测试件中，所以导电件的厚度越薄待测测试件整体就越平整，测试精度也能相应提高。供电装置用于向导电件加载-3000v到-9000v的电压，在其中一个实施例中，供电装置输出的电压值为-6000v、-7500v。在钠离子层远离待测电池片的一面上可以设置接地的金属板，该金属板可以是铝板、铜板或者包含铝或铜中至少其中之一的金属板。
42.在叠放待测电池片及钠离子层时可以使得待测电池片pid衰减较低的一面朝向环境光源设置，例如：当所述待测电池片为p型电池时，将所述p型电池的正面朝向环境光源设置；当所述待测电池片为n型电池时，将所述n型电池的背面朝向环境光源设置；当所述待测电池片为背接触式电池时，将所述背接触式电池的正面朝向环境光源设置。
43.s2、对待测测试件加热使得所述待测测试件达到预设温度后所述供电装置对所述导电件输出直流电压，达到预定时间后关闭所述供电装置；
44.在s2步骤中，加热过程中可以使得所述待测测试件维持在45摄氏度到60摄氏度的温度，随后供电装置对所述导电件输出直流电压，达到预定时间后关闭所述供电装置，供电装置可以是常见的直流供电器，供电装置可以根据需要提供正偏压或者负偏压，此处限制电压值是为了防止电压过高击穿待测测试件，除此以外，当加载电压过高时，电池衰减后恢复程度小，和组件端有些差异。供电装置对导电件输出的电压为-3000v到-9000v之间，在其中一个实施例中，供电装置输出-6000v或-7500v的电压。供电装置对导电件加载电压的持续时间可以为3.5小时、4小时或者5小时，当加载时间达到预期后关闭供电装置。
45.s3、将所述待测电池片从所述待测测试件中拆出；
46.在s3步骤中，将所述待测电池片从所述待测测试件中拆出，在拆出过程中可以对待测电池片进行一定遮挡，因为待测电池片在衰减步骤后受到一定光照后会恢复一定的光伏转化效率，目前业内仅对此现象有实验发现，无具体理论支持。所以为了避免上述光照恢复效应的影响，本实施例中取出待测电池片时对待测电池片进行遮光处理。
47.在其中一个实施例中，将待测电池片从待测测试件拆出后放入暗盒内，并在第二预设时间内对所述待测电池片进行s4步骤，该第二预设时间可以为1个小时。
48.s4、对拆出的待测电池片的电参数进行测试，并计算得出衰减值；
49.在s4步骤中，可以利用i-v测试机对前述取样步骤中拆出的待测电池片进行测算，通过对上述数据进行测算，得出衰减后的待测电池片的正面和\或背面光伏转换效率，将所述衰减后的待测电池片的光伏转换效率与初始待测电池片的光伏转换效率求差即得出所述衰减值，其中，i-v测试机在使用前已通过校准验证保证其精确度。初始待测电池片的光伏转换效率可以是在衰减步骤前的任一步骤使用i-v测试机进行测算，这样数据更为准确；也可以直接取待测电池片出厂时标定的光伏装换效率值作为初始待测电池片的光伏转换效率，如此，可以节约测试时间，提高测试效率。
50.s5、在预设环境中采用环境光源对待测电池片照射第一预设时间，使得电池恢复效率，效率恢复至初始效率的99-100％，随后对所述待测电池片进行光伏效率测试，得到所述待测电池片的一组衰减值，其中一组衰减值可以是正背面的任一一个衰减值，也可以是电池正背面的两个衰减值，还可以是电池的多个衰减值；在采用环境光源对待测电池片照射的过程中，所述预设环境可以为1000w/m2和55-65℃；所述第一预设时间可以为20-30分钟。
51.通过对同一所述重复进行所述s1-s5步骤，得到所述待测电池片的多组衰减值。
52.在其中一个实施例中，重复前述s1-s5步骤2-4次。如此，可以得到多组数据。
53.在其中一个实施例中，所述测试方法还包括，得到所述多组衰减值后，计算多组衰减值的差值，具体的是计算多组衰减值中相对的衰减值的差值，比如多组正面衰减值的差值和/或多组背面衰减值的差值，若多组衰减值的差值小于预设数值，采用多组所述衰减值中任意一组或多组所述衰减值的均值；若多组衰减值的差值大于预设数值，检查所述供电装置和/或所述预设温度。
54.可以理解，当多组衰减值的差值小于预设数值时可以通过求取平均值得到较为准确的数据，而通过上述手段还可以及时发现供电装置及预设温度错误引发的测试结果不准确。
55.为了方便对待测电池片的正面及背面同时进行衰减测试，可以将第一玻璃件、第一胶膜件、待测电池片、第二胶膜件及保护件依次堆叠形成待测测试件，其中，保护件可以是玻璃或背板，如此，可以同时对待测电池片的正面及背面进行衰减测试。
56.以下给出部分实验数据：
57.在实施例一至三中，对n型太阳能电池进行测试。
58.实施例一：
59.在实施例一中，采用本技术中的pid测试方法对n型待测电池片进行pid测试，具体测试步骤如下：
60.连接步骤，设置两个接地的金属板，将导电件与所述待测电池片的正极及负极电
连接，将所述导电件与供电装置电连接；叠放步骤，将第一玻璃件、第一胶膜件、待测电池片、第二胶膜件及保护件依次堆叠形成待测测试件，且使得所述第一玻璃件及所述保护件分别与两个所述金属板贴合，其中，待测测试件的第一胶膜件为poe材料，第二胶膜件为eva材料；保护件为背板，在其中一个实施例中，背板具有的三层结构如下，聚氟乙烯(pvf)薄膜、pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)、聚氟乙烯(pvf)薄膜，外层保护层聚氟乙烯薄膜具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为pet聚脂薄膜具有良好的绝缘性能。衰减步骤，使得所述待测测试件达到预设温度后所述供电装置对所述导电件输出直流电压，达到预定时间后关闭所述供电装置，其中，待测测试件在达到50℃后供电装置输出-6000v或-7500v的电压并保持5小时；取样步骤，将所述待测电池片从所述待测测试件中拆出；测试步骤，对拆出的所述待测电池片的电参数进行测试，并计算得出电池正面衰减值；恢复步骤，在1000w/m2、55℃-65℃条件下光照20-30分钟，随后对所述待测电池片进行光伏效率测试；对同一待测电池片重复进行所述连接步骤、所述叠放步骤、所述衰减步骤、所述取样步骤、所述测试步骤及所述恢复步骤，得到所述待测电池片的多组电池正面衰减值。
61.表一：n型电池pid测试效率差值表(1)
[0062][0063][0064]
实施例二：
[0065]
在实施例二中，采用本技术中的pid测试方法对n型待测电池片进行pid测试，具体测试步骤如下：
[0066]
与实施例一相比，测试条件的区别在于在衰减步骤中，待测测试件在达到50℃后供电装置输出-7500v的电压并保持3.5小时。
[0067]
表二：n型电池pid测试效率差值表(2)
[0068][0069]
实施例三：
[0070]
在实施例三中，采用本技术中的pid测试方法对n型待测电池片进行pid测试，具体测试步骤如下：
[0071]
与实施例一相比，测试条件的区别在于：在叠放步骤中，待测测试件的第一胶膜件为epe材料，第二胶膜件为eva材料；在衰减步骤中，待测测试件在达到50℃后供电装置输出-6000v或-7500v的电压并保持4小时。
[0072]
表三：n型电池pid测试效率差值表(3)
[0073][0074][0075]
综合上述表一至表三可知，对同一个n型太阳能电池在不同的加载电压、加载时间及不同的胶膜层条件下进行多次测试，多次测试所得出的多组衰减值其差值都在1％以内，其中，效率衰减差值计算方法为第二组衰减值减去第一组衰减值；证明了在多种不同的测试条件下本技术所提供的pid测试方法对n型电池的测试结果具有良好的一致性及稳定性。
[0076]
在实施例四到五中，对p型太阳能电池进行测试。因为p型太阳能电池没有恢复能力，无法对同一片p型太阳能电池进行测试、恢复及二次测试。所以以下对多个参数相近的p型太阳能电池进行测试，来验证本技术的pid测试方法对p型太阳能的电池的可用性。
[0077]
实施例四：
[0078]
在实施例四中，采用本技术中的pid测试方法对p型待测电池片进行pid测试，具体测试步骤如下：
[0079]
连接步骤，设置两个接地的金属板，将导电件与所述待测电池片的正极及负极电连接，将所述导电件与供电装置电连接；叠放步骤，将第一玻璃件、第一胶膜件、待测电池片、第二胶膜件及保护件依次堆叠形成待测测试件，且使得所述第一玻璃件及所述保护件分别与两个所述金属板贴合，其中，待测测试件的第一胶膜件为与第二胶膜件均为eva材料，保护件为背板；衰减步骤，使得所述待测测试件达到预设温度后所述供电装置对所述导电件输出直流电压，达到预定时间后关闭所述供电装置，其中，待测测试件在达到50℃后供电装置输出-6000v的电压并保持4或5小时；取样步骤，将所述待测电池片从所述待测测试件中拆出；测试步骤，对拆出的所述待测电池片的电参数进行测试，并计算得出衰减值；对另一待测电池片进行所述连接步骤、所述叠放步骤、所述衰减步骤、所述取样步骤、所述测试步骤及所述恢复步骤，如此往复，最终得到多个待测电池片的多组衰减值。
[0080]
表四：p型电池正面与背面pid测试效率差值表(1)
[0081][0082][0083]
实施例五：
[0084]
在实施例五中，采用本技术中的pid测试方法对p型待测电池片进行pid测试，具体测试步骤如下：
[0085]
与实施例四相比，测试条件的区别在于：在衰减步骤中，待测测试件在达到50℃后供电装置输出-6000v的电压并保持4小时，保护件由背板换成了玻璃材料。
[0086]
表五：p型电池正面与背面pid测试效率差值表(2)
[0087][0088]
综合上述表三至表五可知，多个p型太阳能电池在不同的加载电压、加载时间及不同的胶膜层条件下其多次测试结果的差值仍然小于5％，在一定程度上证明了本技术所提供的pid测试方法对p型电池的pid测试结果同样具有较高的一致性及准确性。
[0089]
请参阅图2，本技术还提供了一种太阳能电池潜在电势诱导衰减测试装置100，其包括挤压模块2及电压加载模块3。
[0090]
在测试过程中可以通过测试模块对待测电池片的电性能参数进行测试，以得出其光伏电池转化效率，例如，上述用于对待测电池片的电性能参数进行测试的测试模块可以是任何能对待测电池片进行测试以得出其光伏转化效率的测试机器，在其中一个实施例中，该测试机器为符合iects62804-1标准的测试机器。
[0091]
请参阅图2，待测测试件1包括从下至上依次设置的保护件15、第二胶膜件14、待测电池片13、第一胶膜件12及第一玻璃件11，其中，第一胶膜件12及第二胶膜件14可以为eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、poe(聚烯烃弹性体)等高分子膜材质，而第一玻璃件11可以为超白玻璃，保护件15可以为玻璃、透明背板或白色背板，在其中一个实施例中，背板具有的三层结构如下，聚氟乙烯(pvf)薄膜、pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)、聚氟乙烯(pvf)薄膜，外层保护层聚氟乙烯薄膜具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为pet聚脂薄膜具有良好的绝缘性能。
[0092]
需要注意的是，待测测试件1中的第一玻璃件11、第一胶膜件12、待测电池片13、第二胶膜件14及保护件15的材料、构造与太阳能电池组件应该尽可能地保持一致，但与组件不同的是待测测试件1不经过层压，彼此之间可分离，如此，可以得到更为准确的测试结果且不经过层压，测试效率更高。
[0093]
挤压模块2包括两个上下相对设置且接地的金属板21，金属板21的材料可以是铝、铜或者包括二者至少其中之一的任意合金，两个金属板21之间放置待测测试件1，两个金属板21分别与第一玻璃件11及保护件15抵接。在其中一个实施例中，金属板21可以为1公斤-10公斤的铝板，具有一定重量的铝板可以利用自重平稳地预压紧待测测试件1，防止待测测试件1的位置偏移及倾斜。除了上述利用铝板自重产生静压力以压紧待测测试件1之外，还可以在挤压模块2内增设驱动件22，该驱动件22可以是电机扭矩动态控制或者气动装置控制，驱动件22与两个金属板21连接，驱动件22用于改变两个金属板21之间的距离以压紧待测测试件1，显然，此种方式对待测测试件1的挤压精度及挤压均匀度更高以更好地模拟太阳能电池组件端的状态。在测试过程中，也可以通过调节铝板的重量来调节待测测试件1所需的挤压精度及挤压均匀度。
[0094]
电压加载模块3包括供电器31及导电件32，导电件32与待测电池片13的正极及负极电连接，导电件32还与供电器31的输出端电连接。导电件32可以是超薄金属片，因为上述待测测试件1在测试时会受到一定挤压以模拟太阳能组件层压后的状态，所以为了防止待测测试件1内与导电件32接触的部位在受压时产生较大的应力，也为了减小夹设于待测测试件1内的导电件32对待测测试件1本身的电参数影响，所以尽量选择较薄的金属片作为导电件，以提高检测的稳定性及准确性。
[0095]
该超薄金属片的材料可以包括铁、铜、银中的至少一种，超薄金属片的厚度值小于100微米，且金属片形状不作限定，在其中一个实施例中，导电件32的厚度为30微米到50微米之间，在另一实施例中，金属片形状为叉状，与电池主栅形状相近。导电件32与待测电池片13的正极及负极电连接，在其中一个实施例中，导电件32与待测电池片13的主栅连接，且导电件32与电池正极或负极的接触面积小于待测电池片13的主栅面积。导电件与待测电池片的正面的接触面积占待测电池片的正面面积的1％-3％和/或导电件与待测电池片的背面的接触面积占待测电池片的背面面积的1％-3％。限制导电件在待测电池片正、背面的面积是因为导电件通常不透光，若导电件遮盖待测电池片正、背面的范围过广，则会显著影响待测电池片的发电效率，进而影响测试时结果的准确性。
[0096]
需要指出的是，背接触电池的电极均设置在背接触电池的背面，所以导电件无需设置于背接触电池的正面，仅需与背接触电池背面的正电极和负电极连接即可，且导电件与其背面的接触面积占其背面面积的1％-3％。
[0097]
供电器31可以是任意能提供直流电压的装置，在其中一个实施例中，供电器31可以提供负10kv到正10kv之间的电压，且能根据实际需要精确调整电压值大小。
[0098]
在其中一个实施例中，电压加载模块还包括位移模块33，位移模块33用于移动导电件与待测电池片的正面和/或背面接触。位移模块33可以是伸缩气缸、机械手等驱动结构，其可以在预定时间使得导电件与待测电池片的正面和/或背面接触或者分开，通过设置位移模块33可以显著提升测试过程中的自动化程度及导电件的位移精度，进而提高测试过程中的精度。
[0099]
在其中一个实施例中，太阳能电池潜在电势诱导衰减测试装置100还包括温湿度控制模块，温湿度控制模块用于对测试装置进行温度、湿度控制。该温湿度控制模块可以同时对测试装置的温度及湿度进行控制，也可以单独控制温度或者湿度。通过设置温湿度控制模块可以更好地模拟pid测试标准的温度及湿度环境，提高检测准确率。
[0100]
在其中一个实施例中，挤压模块2还可以包括温度监控模块，温度监控模块与金属板21连接，温度监控模块用于对金属板21的温度进行监测，该温度监控模块可以是任意能对金属板21进行温度检测的装置，如此，当金属板21的温度达到预设值后，温度监控模块可以传输数据给控制柜，以进行下一步操作。
[0101]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。