?????? 序言

　　當前，全球正面臨著嚴峻的環境問題，而且能源日漸緊缺。太陽能因為具有清潔和可再生的特點，所以成為首選的替代能源，推動相關的太陽能電池技術實現飛速發展。這一切變化加大了太陽能行業對太陽能電池（以及太陽能電池模塊）測試與測量解決方案的需求。

　　典型測量?

　　太陽能電池測量通常包括以下關鍵參數。

　　開路電壓（Voc）――電流為零時的電池電壓。

　　短路電流（Isc）――負載電阻為零時的電池電流。

　　電池的最大功率輸出（Pmax）――電池產生最大功率時的電壓和電流點。I-V 曲線上的 Pmax 點通常指最大功率點（MPP）。

　　Pmax 電壓（Vmax）――Pmax 時的電池電壓。

　　Pmax 電流（Imax）――Pmax 時的電池電流。

　　器件的轉換效率（η）――在太陽能電池連接至電路時，轉換（從光能轉換為電能）和收集的功率百分比。η 的計算方法為：最大功率點 Pmax 除以標準測試條件（STC）下的輸入光輻照度（E，單位：W/m2）和太陽能電池表面積（Ac，單位：平方米）。

　　·????占空因數（FF）――最大功率點 Pmax 除以開路電壓（Voc）和短路電流（Isc）

　　·????電池二極管性能

　　·????電池串聯電阻

　　·????電池并聯電阻

　　圖 1：太陽能電池的電流電壓曲線圖

????? 圖中文字中英對照：

常用解決方案

　　目前，太陽能電池測試解決方案分為兩大類：成套系統和通用測試儀器。成套系統適用于驗證和制造測試階段。這些系統可以確保測試的可重復性，因為它們經過編程，可對太陽能電池進行一系列電池測試。

　　研究人員通常會使用半導體設計實驗室中的通用測試儀器。他們使用半導體器件參數分析儀測量二極管器件特性，使用 LCR 測量計（電感電容電阻測量計）測量材料/器件的電感、電容和電阻。

　　在測試整個太陽能電池輸出功率時，許多研究實驗室會使用低功率 4 象限電源（有時簡稱 SMU），該電源可以：

　　精確地供應正和負電壓（供應也稱施加）；

　　精確地供應正和負電流（供應負電流是將電流吸入電源的過程）；

　　精確測量被測件的電壓和電流（測量也稱感知）。

　　4 象限電源的用途十分廣泛，但其能夠為被測件提供的最大電流和功率較小。大部分精密型 4 象限電源只能供應 3 A 或 20 W 的連續電力。這種最大電流和功率適合小型獨立電池測試，但隨著電池技術的發展，電池的效率、電流密度和尺寸均出現了較大幅度的增長，電池功率輸出可能很快超過 4 象限電源的最大額定值。太陽能電池模塊通常能夠提供超過 50 W 甚至可以達到 300W 或以上的輸出，這意味著對其進行測試將無法繼續使用 4 象限電源。

　　為此，工程師必須使用現有的標準電子負載、直流電源、數字萬用表、數據采集設備（包括溫度測量、掃描、開關和數據記錄設備等）構成靈活的測試系統，才能在廣泛的工作范圍內對這些太陽能電池模塊進行測試，同時保證測量精度。例如，您可以使用數據采集系統掃描環境溫度、被測件溫度、校準參考電池的電壓以及其他需要在測試中捕獲的測試參數。

　　戶外測試

　　部分工程師可能會使用配備了太陽仿真器的成套太陽能電池測試系統展開測試。太陽仿真器是一個標準光源，可以控制照射太陽能電池的光能。但是當太陽能電池或模塊過大時，太陽仿真器無法產生足夠的光能。例如，被測的太陽能電池模塊可能是大型戶外太陽能收集系統的一部分。此時，測試只能以太陽作為真實的物理光源。由于在戶外使用成套測試系統（無太陽仿真器）進行測試是不現實的，工程師不得不放棄這種測試方法，而采用由標準測試儀器構成的其他測試解決方案。

　　戶外測試還需考慮溫度因素。電池性能會受到溫度的影響，因此在測試時，有必要使用數據采集系統或溫度測量系統進行溫度監測。不僅電池性能會受到溫度的影響，測試設備同樣會受到溫度的影響。許多儀器廠商未指明測試設備在非室溫條件（25 ± 5 °C）下的技術指標，而優質測試設備廠商會提供溫度系數技術指標，以幫助調整測試儀器的精度指標，從而修正在非指定溫度范圍下的操作。因此，為了在不可能控制溫度的戶外環境中正確使用測試儀器，您需要了解實時溫度，并根據溫度系數技術指標進行相應的調整，以確保測試儀器的精度。