1中国计量院-高容性太阳电池片测量技术研究
一种太阳能电池片光衰检测设备[实用新型专利]
![一种太阳能电池片光衰检测设备[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f9874ca52e3f5727a4e9629f.png)
专利名称：一种太阳能电池片光衰检测设备专利类型：实用新型专利
发明人：高越,张华东
申请号：CN201220200920.4
申请日：20120504
公开号：CN202599858U
公开日：
20121212
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种太阳能电池片光衰检测设备。
现有方法是将电池片放于自然光照下，通过长时间的光照增加其光衰减，在送往组件前就可以将黑心片有效的删选出来，费时费力，且检测结果不够准确，还易受天气影响。
本实用新型包括支架，支架上设置顶板和底板，其特征在于包括顶板和底板，所述的底板上形成多个放置电池片的凹槽，所述的顶板上设置多个白炽灯。
本实用新型利用专门的光衰检测设备以人工照明的方式来加速光衰减的速度，避免受天气干扰，用100瓦的白炽灯光照电池片既可以保证充分的光照，又可以保证足够的温度防止传统太阳光照射在潮湿情况下电池片的氧化。
申请人：浙江尖山光电股份有限公司
地址：314415 浙江省嘉兴市海宁尖山新区黄湾工业园8号
国籍：CN
代理机构：杭州赛科专利代理事务所
代理人：陈辉
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国家光伏测试中心3个科研项目通过验收
国家光伏测试中心3个科研项目通过验收
佚名
【期刊名称】《电源技术应用》
【年(卷),期】2015(0)12
【摘要】近日，省计量院国家光伏产业计量测试中心《太阳电池片分选机校准装置的研制》等3个科研项目通过验收。
其中包含2个国家质检总局项目和一个省质监局科研项目。
【总页数】1页(PI0002-I0002)
【关键词】科研项目;测试中心;光伏产业;国家质检总局;校准装置;太阳电池;计量院;分选机
【正文语种】中文
【中图分类】F426.61
【相关文献】
1.国家光伏产业计量测试中心:响应“一带一路”倡议服务产业走向国际 [J], 杨爱军
2.国家光伏产业计量测试中心:科技创新服务产业 [J], 笈梁
3.国家光伏产业计量测试中心：“三架马车”并驾齐驱推进光伏产业发展 [J], 郑晓峰
4.5、国家光伏产业计量测试中心亮相2017 SNEC上海国际太阳能产业及光伏工程展 [J],
5.国家光伏产业计量测试中心又一项SEMI标准草案进入全球投票阶段 [J],
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浅谈太阳能光伏电池的计量技术
太阳能光伏 电池进行能量转换 的基础是结的光生伏 特效应 ， 其原理是当光照射到 Ｐ Ｎ结上时 ， 产生 电子 一 空 穴对 ， 在半导体 内部结附近生成的载流子没有被复合 而 到达空 间 电荷 区 ， 受 内建 电场 的吸 引 ， 电子 流人 Ｎ区 ， 空 穴流人 Ｐ区 ， 结果使 Ｎ区储存 了过剩 的 电子 ， Ｐ区有 过剩 的空穴 。它们在 Ｐ Ｎ结附近形成与势垒方向相反 的光生
载， 再从 Ｎ区流人。可见 ， 太 阳能光伏 电池 的本 质就是 将入 射光子 的能 量转化 为 电能 的过 程 。
３ 检 测参数
铸锭、 拉单 晶、 电池片、 封装、 平衡部件、 系统集成 、 光伏应 用 产 品 和专用设 备 制造 等多种 产 品和多 项技术 的较 为完
整 的产业链 。
《 计量 与阐试技术》 ２ ０ １ ４车 第４ １ 卷第３ 期
就是最佳－ ｒ Ｓ ｚ ￣ 压 ， 最佳工作电流 ， ｍ ， 如图 １ 所示。
主要完 成对 电光源 电路 的闪光 脉 冲 的控 制 、 Ｉ —ｖ数 据 的
采集 、 自 动处理、 显示等； 下位机可采用单 片机来进行与 计算 机之 间 的通讯 并 将采 集 到 的测 试 数 据 传 给 上位 机 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ９—０ ９
（ ３ ） 最佳 工作 电压 ， 最佳工作 电流 ， 最 大输 出 功率 Ｐ ｍ
般情况 下 ， 直接求 Ｐ ｍ 会 有一 些麻 烦 ， 所 以， 可 以在 计算机上按照步长 ， 求得每一点的 Ｐ＝／ Ｖ ， 然后直接取其
一
中的最大值就是 Ｐ ｍ 了。这时， 该点所对应的电压和电流也
测 试系统 的具体 框 图如图 ２所示 。
出 口 盟 —圈一
中国计量院鉴衡认证中心 太阳能光伏专用资料
内容 Contents
• 鉴衡认证中心介绍 About CGC • 光伏产品认证体系 Introduction of certification program for PV products • 认证工作主要成果 Major progress on certification • 未来展望 Prospects
认证技术委员会职责 Technical committee
• 该委员会主要负责为认证活动提供技术支 持，对认证工作进行监督，包括认证规则 的制定，检测方法的协调解决，以及认证 结果的评价。 It is responsible for examining and approving standards of certification and coordinating and solving major technical difficulties/disputes that might occur in the process of certification.
• 鉴衡认证中心是经国家认证认可监督管理 委员会批准，由中国计量科学研究院组建， 致力于风能、太阳能等能源产品研究及产 品认证的第三方机构 • Organized by NIM with the authorization of CNCA, China General Certification Center (CGC) is a non-profit organization (NPO) endeavor to the investigation of wind, solar product standards and product certification.
太阳能光伏产品金太阳 认证介绍
Introduction of national certification program for PV products
中国太阳电池测试技术进入国际四强
中国太阳电池测试技术进入国际四强天津电源研究所（信息产业部电子205计量站）王玉学童析然张世杰一、太阳电池测试原理太阳电池的测量与太阳辐照度测量密切相关。
地面上的太阳辐照每时每刻都在变化，这一变化不仅体现在总辐照度上，而且其内在的光谱辐照度细节也在不断的变化，这给最初的太阳电池测量带来了极大的困难。
由于太阳电池是光谱选择性元件，其光电灵敏度随太阳光谱分布变化而变化，在总辐照度相同而光谱辐照度不同的光源下，太阳电池的电性能输出会有很大的不同。
为了实现太阳电池测量量值的统一，国际电工委员会首先对标准太阳光谱辐照度进行了规定。
所有地面用太阳电池的计量标准条件是采用AM1.5标准太阳光谱分布，本光谱分布数据来源于特定气象条件、大气吸收条件下的太阳光谱分布实测值。
太阳电池测量除了要溯源到国家光辐照度基准外，还必须以本数据表作为测量的标准条件。
太阳电池的主要技术参数是太阳电池的光谱响应，短路电流和开路电压以及太阳电池的光电转换效率。
作为太阳电池计量项目，通常进行如下两方面内容的测试工作—标准太阳电池在标准太阳光谱条件下的短路电流标定和在太阳模拟器下测量太阳电池的伏-安特性测量，进而计算出标准太阳光谱条件下太阳电池的光电转换效率。
由于无法得到与标准AM1.5太阳光谱分布相一致的人工模拟光源，因此无法直接测量出太阳电池在标准太阳辐照条件下的短路电流。
各太阳电池测量实验室通常采用非常复杂的方法实现太阳电池在标准AM1.5太阳光谱下的短路电流测量并溯源到国际光辐照度量值基准，这一过程就是所谓的太阳电池标定。
太阳电池的I-V特性测量方法是，首先采用与被测太阳电池光谱响应相似的标准太阳电池来设定太阳模拟器的标准测试条件下的辐照度，然后在太阳模拟器下测量被测太阳电池的I-V特性曲线，由于被测太阳电池与标准太阳电池的光谱响应相似，因此这种替代测量方法可以克服掉由于太阳模拟器的光谱分布于标准AM1.5太阳光谱分布不匹配造成的光谱失配误差。
太阳能电池片质检流程
太阳能电池片质检流程Sunpower solar cells represent the forefront of renewable energy technology, harnessing the power of the sun to generate electricity. However, the quality control process for solar cells is crucial to ensure that they are efficient and reliable.太阳能电池片代表着可再生能源技术的前沿，利用太阳的能量来发电。
然而，太阳能电池片的质检流程对于确保其高效可靠至关重要。
One of the essential steps in the quality control process for solar cells is testing for efficiency. This involves measuring the amount of electricity produced by the solar cell compared to the amount of sunlight it receives. High efficiency is essential for ensuring that the solar cell can generate enough electricity to meet the needs of its intended application.太阳能电池片质检流程中一个至关重要的步骤是效率测试。
这涉及测量太阳能电池片产生的电量与接收的阳光量的比值。
高效率对于确保太阳能电池片能够产生足够的电量满足其预期应用的需求至关重要。
In addition to efficiency testing, another critical aspect of quality control for solar cells is durability testing. Solar cells are exposed to various environmental conditions, such as temperature extremes, humidity, and UV exposure. Durability testing ensures that the solar cells can withstand these conditions over an extended period, without degradation in performance.除了效率测试，太阳能电池片质检流程中另一个关键方面是耐久性测试。
我国太阳电池标准测量的现状及未来发展思考
我国太阳电池标准测量的现状及未来发展思考The status of solar cell standard measurements in Chinaand thinking for the future中国科学院上海微系统与信息技术研究所新能源技术中心Research Center for New Energy Technology,Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT),Chinese Academy of Sciences (CAS)刘正新Outline1. 太阳电池标准测量？2. 国外状况;3. 国内状况;4. 有关太阳电池标准测量的分析和思考；5. 我们（SIMIT）的发展目标标准测量标准和标准测量与日常生活、生产以及科技发展息息相关！太阳电池的标准测量转换效率=太阳电池输出电能太阳光能量X100%然而，用户和业主最希望知道的是太阳电池的发电量和资金回收周期……太阳标准光谱地球上每一个地方的太阳光照强度和光谱 分布不一样，很难找到一个恒定的标准“AM1.5” 太阳光通过大气层的距离是垂直照射(AM1)时的1.5倍IEC 制订国际标准，用于太阳电池的标准测量AM1.5标准光谱050010001500 Intensity Photon number Wavelength [nm]I n t e n i t y [W m -2u m -1]012345Photo number [x1017 cm-2s-1um-1]上海市太阳辐照（理论计算）太阳辐照探测器溯源体系IEC60904-4太阳辐照溯源体系和器件IEC60904-4标准太阳电池和标准的传递1级标准太阳电池2级标准太阳电池2级标准太阳电池组件模拟太阳光源氙灯滤光片反射镜半透光反射镜测试样品卤素灯滤光片1-lamp2-lamps3-lamps Wide-Range High Fidelity Solar Simulator(WHSS)AM1.5, 100mW/cm2WPVSPTB 德国TIPS 中国AIST 日本NREL 美国自然太阳光校准法绝对分光响应法模拟太阳光源法Detector Beam Subtractive 3FiltersMonitor GratingSolar Cell L i g h t S o u r c e L i g h t S o u r c e Splitter GratingDouble MonochromatorDispersionChopper Calibrated Si SensorBias Light PTB©NREL ©PTBTIPS：中国电子科技集团公司第十八研究所（天津电源研究所）把4个机关的平均值作为”Key Comparison value”国际太阳电池标准测量和标定（从前）The World PV Scale: WPVSThe World PV Scale (WPVS) is recognized as aninternational standard for calibrating reference cells used in the characterization of solar cells and modules. To comply with the WPVS standard and the requirements of IEC 60904-2, reference cells must meet a wide range of optical, electrical, thermal and mechanical criteria and be calibrated and recalibrated in accordance with international standards.世界太阳电池标准测量构图（现在）德国PTB 美国NREL 日本AIST中国没有与世界接轨的太阳电池标准测量平台具有一级标准测量资质的机构德国Fraunhofer TUV 美国NRELUL 日本AISTJET 具有二级标 准测量资质 的机构新加坡太阳能 研究所SERIS 韩国能源技术 研究所KIER 台湾工业技术研究院ITRI 亚洲2012年7月，Intersolar North American展览会上，美国NREL 、德国FraunhoferISE 和日本AIST 签订战略合作协议。
我国太阳电池计量检测能力取得突破
我国太阳电池计量检测能力取得突破
日前，中国计量院牵头承担完成的“十一五”国家科技支撑计划项目课题“太阳电池计量标准及量值溯源传递关键技术研究”顺利通过专家组验收。
据介绍，课题组研制了标准太阳电池及计量校准装置，提高了我国太阳电池和光伏组件的计量检测能力，为我国光伏产业发展和贸易结算提供技术支撑。
近年来，在国家政策的支持下，我国太阳能光伏产业快速发展，光伏电池制造产业规模迅速扩大，市场占有率位居世界前列，光伏电池制造达到世界先进水平。
但我国太阳电池的计量检测能力与发达国家相比还有一定差距，光伏电池的贸易结算基本上受制于国外检测和认证机构。
为促进国内光伏产业发展，今年7月5日，国务院下发《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，提出“2013～2015年，年均新增光伏发电装机容量1000万千瓦左右，到2015年总装机容量达到3500万千瓦以上”的发展目标。
据了解，课题组采用绝对辐照法溯源至SI单位，研制的标准太阳电池具有良好的稳定性，校准装置可以采用模拟光和自然阳光两种方法对标准电池进行校准，其不确定度达到1.6%(k=2)。
课题的研究成果可为国内光伏产品检测提供技术支持，对促进我国光伏产业发展、调整能源结构、促进生态文明建设具有重要意义。
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1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
18
探针遮挡对辐照度影响
探针情况 All
no 1# no 2# no 3# No 1#+2#
Isc/A 8.328 8.363 8.353 8.361 8.386
WRR
r低Card温yioo辐gme射ent计iecr
黑体
绝对辐射计
陷d阱eTtr探eacp测to器r
标准灯
NVPS
户外
标Sdt准eatn探edc测ator器dr
DSR
光谱仪
Re标 fer准en电ce池cell
U1 太阳模拟器
标准电池片
被测电池片
U2
光伏组件
Custom-made (14#, Changping Campus)
∫ ISTC＝
×
dλ
校准不确定度 0.9%水平（国 际太阳电池计 量第一梯队）
AM1.5G太阳辐射强度光谱分布
绝对光谱响应度
Irradiance = 1000W/m2
(mA)
NIM116# 2.0
1.5
1.0
测量偏差0.5 0.0 -0.5
-1.0
-1.5
-2.0
NIM
NIST
--
中美双边比对
ISTC
接触电阻影响分析
14
1000W/m2辐照度定标-均匀性
电池片遮挡辐照度实验
结论：对于电池片，其短路电流 与辐照度平均值成正比，与辐照 度分布无关，无热斑效应。只要 准确找到平均辐照度，辐照均匀 性对IV测试结果影响较小。
不同遮挡情况下电池片IV曲线
电池片短路电流随遮挡透过率变化
15
辐照均匀性对光伏组件IV性能的影响
11
1000W/m2辐照度定标-光谱失配
1. 光谱分布范围：300~1800 nm。 2. 光谱失配度：A级（偏差5%以内， 50nm分段积分比较）
② ① ⑥⑧
⑤ ④ ③
⑨ ⑦ ⑩
Irradiance Area
uW/cm*cm/nm
JIS Standard AM1.5G XHS-220S1
200
180
U(ISTC)=0.9%(k=2)
NIM
U(ISTC)=1.1%(k=2)
NIST
10
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
2
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电学测量准确性
温度控制及准确测量
接触电阻影响分析
3
太阳电池片测量量值传递体系
光谱响应度 年 次 300nm-1000nm 关键比对 比对 APMP
APMP.PR-K2.b 20 5
“主标导准国测太家量阳认（电监C池N委CSA能T-C1力条4-验B件1证5下）计短”划路项电目流
标准太阳电池双边比对 标准太阳电池国际比对
NIM-NIST EURAMET.PR-S5
主导国内键首参次数光国伏内组比件对光电性能关 参加件国的家光认电监性委能能测力量验（证CN计CA划-1项5-目B1“94）光”伏组
遮挡引起辐照度偏差：3.4%
偏压时主要考虑扩散电容，扩散电容随外电 压成指数型变化，IV测试过程中扩散电容动 态变化，Isc-Voc外电压变大，Cd变大，为电 容充电，测量电流偏小；Voc-Isc外电压变小， Cd变小， 为电容放电，测量电流偏大。
C j = Cd + Cb
Cd
= C0
exp( qV kT
)
阶梯型偏压负载模式：正反 扫差异与Td有关。
Voc/mV 614.1 613.9 614.0 614.2 614.2
Pm/W 3.939 3.757 3.867 3.770 3.149
Im/A 7.818 7.751 7.831 7.761 7.322
Vm/mV 503.9 484.7 493.8 485.8 430.0
遮挡差值 /A
0.035 0.025 0.033 0.058
遮挡引起辐照度偏差：1.1%
4栅，全主栅，0.9mm栅线
探针情况 All no 1# no 2# no 3# no 4#
Isc/A 8.452 8.525 8.523 8.525 8.522
3栅，断主栅，1.5mm栅线
探针情况 All no 1# no 2#
Isc/A 8.510 8.606 8.606
Voc/mV 731.1 730.5 730.3 730.7 733.2
Pm/W 4.688 4.260 4.537 4.559 4.337
Im/A 7.788 7.495 7.821 7.823 7.488
Vm/mV 602.0 568.3 580.1 582.8 579.2
遮挡差值 /A
0.073 0.071 0.073 0.070
XHS-220S1
200
nm150 / m c * m c / uW100
50
0
350
450
550
6507Biblioteka 0850950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750
nm
12
1000W/m2辐照度定标-光谱失配
具有代表 性电池
λ2
λ2
∫ S(λ) ⋅ Es (λ) ⋅ dλ ∫ Em (λ) ⋅ dλ
高容性太阳电池片测量技术研究
中国计量科学研究院 光学所 Optics Division of NIM
张俊超
2016.08.24 南京
内容提要
一 太阳电池片功率测量值来源 二 NIM测试方案设计 三 测试影响因素分析
1000W/m2辐照度确定
1）标准太阳电池定标； 2）光谱失配
3）辐照均匀性；
4）探针遮挡影响
电池样值品 单晶 单晶 MMF
WPVS&156mm 1.0014
WPVS& 1.0096
多晶 WPVS& 1.0078
WPVS&CIGS 1.012
电池样值品 单晶 单晶 多晶 MMF
WPVS&156mm 1.0008
WPVS&NIM 1.004
WPVS&NIM 1.0041
WPVS&CIGS 1.005
MMF
=
λ1 λ2
λ1 λ2
∫ S(λ) ⋅ Em (λ) ⋅ dλ ∫ Es (λ) ⋅ dλ
λ1
λ1
A+级太阳模拟器光谱
1.2000E+00 1.0000E+00 8.0000E-01 6.0000E-01 4.0000E-01 2.0000E-01 0.0000E+00
NIM双灯模拟器光谱
300 357 414 471 528 585 642 699 756 813 870 927 984 1041 1098 1155
2 0577557.9
太阳模拟器辐照不均匀度、不稳定度校准装置示意图
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A 130.98 130.96 130.48 130.03 129.80 129.88 130.00 130.04 130.42 130.86 131.19 B 130.41 130.63 130.36 130.24 129.98 130.10 130.09 130.10 130.32 130.56 130.60 C 129.55 130.52 130.43 130.40 130.31 130.33 130.57 130.40 130.37 130.45 130.27 D 129.63 130.66 130.70 130.61 130.60 130.91 131.04 130.33 130.59 130.50 130.15 E 129.48 130.61 130.89 130.97 131.18 131.55 131.58 130.69 130.95 130.89 130.29 F 129.92 131.03 130.95 131.34 130.90 131.97 131.75 131.25 131.07 130.99 130.12 G 129.89 131.10 131.32 131.42 131.49 131.79 131.54 131.41 131.30 130.95 130.32 H 130.81 131.19 131.25 131.22 131.31 131.43 131.18 131.11 131.24 131.25 130.62 I 130.72 131.63 131.38 131.34 131.29 131.50 131.53 131.53 131.58 131.56 131.01 J 131.60 131.88 131.71 131.53 131.67 131.67 131.63 131.65 131.88 131.66 132.18 K 130.94 131.63 131.31 131.00 130.64 130.81 130.87 131.20 131.43 131.95 131.82
160