使用測試儀器測量太陽能電池的功率輸出

精確地供應(yīng)正和負(fù)電壓(供應(yīng)也稱施加);

精確地供應(yīng)正和負(fù)電流(供應(yīng)負(fù)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(yīng) 3 A 或 20 W 的連續(xù)電力。這種最大電流和功率適合小型獨(dú)立電池測試，但隨著電池技術(shù)的發(fā)展，電池的效率、電流密度和尺寸均出現(xiàn)了較大幅度的增長，電池功率輸出可能很快超過 .

為此，工程師必須使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)電子負(fù)載、直流電源、數(shù)字萬用表、數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成靈活的測試系統(tǒng)，才能在廣泛的工作范圍內(nèi)對這些太陽能電池模塊進(jìn)行測試，同時保證測量精度。例如，您可以使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)掃描環(huán)境溫度、被測件溫度、校準(zhǔn)參考電池的電壓以及其他需要在測試中捕獲的測試參數(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(yùn)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)行校正大功率測試的負(fù)載

對于大功率應(yīng)用，您可以使用標(biāo)準(zhǔn)電子負(fù)載進(jìn)行太陽能電池測試。由于習(xí)慣了使用成套系統(tǒng)或 4 象限電源，許多工程師在進(jìn)行太陽能電池測試時不會想到電子負(fù)載。鑒于太陽能電池可以產(chǎn)生能量，在使用 4 象限電源對其進(jìn)行測試時，電源的實際工作模式如下：太陽能電池對電源的端點(diǎn)施加了一個正電壓。同時，電流從太陽能電池流向 4 象限電源的端點(diǎn)，意味著 4 象限電源觀察到的是負(fù)電流(相對其端點(diǎn))。此時也可以說是 4 象限電源在吸收電流。在電學(xué)上，對端點(diǎn)施加正電壓，且電流流向自身(即吸收電流)的電源稱為電子負(fù)載。因此，對大部分太陽能電池測試來說，如果有光線照在太陽能電池上，且電池正在產(chǎn)生電力，4 象限電源即作為電子負(fù)載使用。使用電子負(fù)載的優(yōu)勢在于它可以適應(yīng)所有的電流和功率：使用 50W 或更高(可達(dá)數(shù)千 W 和數(shù)百 A)的電子負(fù)載，我們可以跳出 4 象限電源僅能提供 3A、20 W 電能的限制。

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

有些負(fù)載(如M9700系列)可以快速地執(zhí)行一系列CV定位點(diǎn)，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

電子負(fù)載可在恒壓(或 CV)模式下工作。恒壓模式下，負(fù)載將調(diào)整流經(jīng)自身的電流，以調(diào)節(jié)其端點(diǎn)的電壓，使其保持在一個恒定值。因此，恒壓模式可用于創(chuàng)建電壓掃描：使用負(fù)載控制太陽能電池輸出的電壓，然后測量生成的電流(如圖 2 所示)。部分負(fù)載(例如 Agilent N3300 系列)可以快速執(zhí)行 CV 定位點(diǎn)列表以掃描恒壓模式的輸出電壓，從而快速繪制 I-V 曲線。與此同時，負(fù)載可以將從太陽能電池流向負(fù)載的電流波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字波形(與捕獲示波器跡線類似)。通過繪制掃描控制的 CV 電壓和數(shù)字轉(zhuǎn)換的實際電流圖像，您可以創(chuàng)建 I-V 曲線。由于這一切可以作為快速掃描在短時間內(nèi)完成，整個測試可在大約一秒鐘的時間內(nèi)實現(xiàn)，即在電池受熱和溫度因密集光源照射出現(xiàn)變化前完成。

圖 2:使用 CV 模式下的電子負(fù)載測量 I-V 曲線

圖中文字中英對照：

使用 V 和 I 乘積確定最大功率

許多電子負(fù)載具有工作電壓下限，因為大部分電子負(fù)載以 FET 為基礎(chǔ)設(shè)計。要正確地傳導(dǎo)電流，F(xiàn)ET 需要一個流經(jīng) FET 的最小電壓，意味著負(fù)載的 + 和 – 輸入端點(diǎn)間