太陽能電池輸出功率測試系統(tǒng)

　　在這些情況下，工程師應(yīng)當(dāng)借助于現(xiàn)成的電子負(fù)載、直流電源、DMM和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括溫度測量、掃描、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，以便在寬泛的操作范圍內(nèi)靈活地進(jìn)行獨特的測試，并且達(dá)到預(yù)期的測試精度。例如，可以使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來掃描環(huán)境和待測器件的溫度，已校準(zhǔn)的參考電池的電壓，以及在測試中需要捕獲的各種其他測試參數(shù)。

　　戶外測試

　　有些工程師會使用交鑰匙的太陽能電池測試設(shè)備來進(jìn)行測試，這種設(shè)備采用一種太陽能模擬器，這是一種標(biāo)準(zhǔn)化的光源，可用于控制進(jìn)入太陽能電池的光能。不過，如果太陽能電池或模組非常大，太陽能模擬器將無法產(chǎn)生充足的光。

　　例如，被測的太陽能模組可能是大型戶外太陽能采集系統(tǒng)的一部分。在這種情況下，太陽本身將是測試中唯一實際可用的光源。既然在戶外實際上不可能運輸一套無太陽能模擬器的完整的交鑰匙測試系統(tǒng)，所以這種測試就需要使用由標(biāo)準(zhǔn)測試儀器改進(jìn)而成的某些其他測試解決方案來執(zhí)行。

　　戶外測試需要考慮的另一項因素是溫度。因為電池的性能會受到溫度的影響，因此需要在測試中監(jiān)視溫度。不僅電池性能依賴于溫度，而且測試設(shè)備的性能也依賴于溫度。

　　許多儀器供應(yīng)商沒有指明他們的測試設(shè)備在溫度處于室溫附近極窄范圍（如25℃±5℃）之外時的性能。其他供應(yīng)商則提供了一項溫度系數(shù)規(guī)格，能夠調(diào)整測試設(shè)備的精度規(guī)范，以針對工作在其指定工作溫度范圍之外進(jìn)行校正。

　　適用于更高功率測試的負(fù)載

　　對于大功率應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)的電子負(fù)載可用于測試太陽能電池。許多工程師不會想到使用電子負(fù)載來測試太陽能電池，因為他們習(xí)慣于使用交鑰匙系統(tǒng)或四象限電源。

　　考慮到太陽能電池會產(chǎn)生能量，當(dāng)使用四象限電源對它進(jìn)行測試時，電源的實際工作模式是：太陽能電池在電源的端子上施加一個正電壓。同時，電流從太陽能電池流入四象限電源的端子，這意味著四象限電源看到的是反向電流（就其端子而言）。在這些條件下，也可以稱四象限電源是“電源沉”。

　　從電學(xué)上講，兩端加有正電壓并有電流流入（也就是反向電流）的儀器被稱為電子負(fù)載。因此，對于大多數(shù)有光照射并且太陽能電池也產(chǎn)生能量的太陽能電池測試而言，四象限電源實際上發(fā)揮著電子負(fù)載的作用。

　　使用電子負(fù)載的優(yōu)勢在于這種負(fù)載可用在各種電流和功率水平。使用額定50W或高達(dá)數(shù)千瓦特和數(shù)百安培的電子負(fù)載，可以輕松克服四象限電源帶來的3A，20W的限制。

　　電子負(fù)載可在恒壓模式下工作，也稱為CV模式。在CV模式下，負(fù)載可以通過調(diào)節(jié)流經(jīng)自己的電流，從而調(diào)整它兩端的電壓，以保持恒定的電壓值。因此，CV模式可用于創(chuàng)建電壓掃描，使用負(fù)載來控制太陽能電池輸出端的電壓，然后測量產(chǎn)生的電流（如圖2所示）。

圖2 可以使用電子負(fù)載的CV模式來測量太陽能電池的I-V曲線

　　有些負(fù)載（如Agilent N3300系列）可以快速地執(zhí)行一系列CV定位點，以便在CV模式下掃描輸出電壓，從而快速地描繪出I-V曲線。同時，負(fù)載可以將從太陽能電池流出到負(fù)載內(nèi)的電流波形數(shù)字化，類似于捕獲示波器曲線。

　　通過畫出由掃描控制的CV電壓對數(shù)字化實際電流的圖形，就可以創(chuàng)建出I-V曲線。而且因為這是通過快速掃描得到的，所以整個測試可以在大約1秒內(nèi)完成，這時電池還不會因為強(qiáng)烈的光源而發(fā)熱并發(fā)生溫度變化。

　　但是，許多電子負(fù)載都具有低電壓工作極限，需要在負(fù)載的正負(fù)輸入端之間施加最小的工作電壓。常見電子負(fù)載的最小輸入電壓是2～3V。為了克服這個限制，可以為負(fù)載串聯(lián)一個直流電源（如圖3所示）。這個直流電源被稱為偏置電源，因為它為負(fù)載提供了一個偏置電壓。

圖3 可以使用直流偏置電源來配置電子負(fù)載，以便用于太陽能電池測試

　　通常，偏置電源被設(shè)置為3V，以保證始終滿足負(fù)載的最低電壓需求。直流源的電壓對太陽能電池沒有任何影響，后者是電壓浮動器件；直流源僅僅是將太陽能電池的電壓提高了3V。更多信息