選擇合適的太陽能電池輸出功率測試系統

　　太陽能產業的成長增加了對太陽能電池（及太陽能模組）測試和測量解決方案的需求，而且隨著太陽能電池尺寸的增大和效率的提高，電池測試需要運用更大的電流和更高的功率水平，這就要求采用更加靈活的測試設備。

通常需要測量太陽能電池的幾項關鍵參數。這些參數是：

　　● VOC——開路電壓。在電流等于0時的電池電壓。

　　● ISC——短路電流。當負載電阻等于0時，從電池流出的電流。

　　● Pmax——電池的最大功率輸出。電池輸出最大功率時的電壓值和電流值。I-V曲線（圖1）上的Pmax點通常被稱為最大功率點（MPP）。

圖1 這張太陽能電池的I-V曲線顯示了Pmax及其與Imax和Vmax的關系

　　● Vmax——在Pmax點，電池的電壓值。

　　● Imax——在Pmax點，電池的電流值。

　　● η——器件的轉換效率。當太陽能電池連接到某個電路時，這個值等于被轉換的能量（從吸收的太陽光到電能）與被采集的能量的百分比。這個值可以通過將 Pmax除以輸入的光輻照度（E，單位是W/m2，在標準測試條件下進行測量），再乘以太陽能電池的表面積（AC, 單位是平方米）計算得到。

　　● 填充因子（FF）—Pmax除以VOC再乘上ISC 。

　　● 電池二極管屬性。

　　● 電池串聯電阻。

　　● 電池旁路電阻（或并聯電阻）。

常見解決方案

現在，太陽能電池測試解決方案主要有兩種形式：完整的交鑰匙系統和通用的測試儀器。

如果需要在太陽能電池最大輸出功率時進行測試，許多研究實驗室都具備低功耗四象限電源（有時也稱為SMU），并具有以下功能：

　　● 提供精確的正電壓和負電壓（“提供”也可稱為“施加”）。

　　● 提供精確的正向和反向電流（提供反向電流也被稱為電流流入到電源中）。

　　● 精確地測量待測器件（DUT）的電壓和電流（測量也被稱為檢測）。

大多數高精度四象限電源都只能提供3A的電流或20W的連續功率。

在測試較小的單個電池時，這些最大電流和功率是可接受的，但是隨著電池技術向更高的效率、更大的電流密度和更大的電池尺寸推進，電池的功率輸出將很快會超出這些四象限電源的最大額定值。太陽能模組的輸出通常會超過50W，而且可能會爬升至300W或更高，這意味著許多針對模組的測試都無法使用四象限電源來完成。

在這些情況下，工程師應當借助于現成的電子負載、直流電源、DMM和數據采集設備，包括溫度測量、掃描、轉換和數據記錄設備，以便在寬泛的操作范圍內靈活地進行獨特的測試，并且達到預期的測試精度。例如，可以使用數據采集系統來掃描環境和待測器件的溫度，已校準的參考電池的電壓，以及在測試中需要捕獲的各種其他測試參數。

戶外測試

有些工程師會使用交鑰匙的太陽能電池測試設備來進行測試，這種設備采用一種太陽能模擬器，這是一種標準化的光源，可用于控制進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，所以這種測試就需要使用由標準測試儀器改進而成的某些其他測試解決方案來執行。

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視溫度。不僅電池性能依賴于溫度，而且測試設備的性能也依賴于溫度。

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