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?yàn)楸粶y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(shí)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(shí)際可用的光源既然在戶外實(shí)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(xiàng)因素是溫度因?yàn)殡姵氐男阅軙艿綔囟鹊挠绊?，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(shí)的性能其他供應(yīng)商則提供了一項(xiàng)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(shí)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(shí)，電源的實(shí)際工作模式如下：太陽能電池對電源的端點(diǎn)施加了一個(gè)正電壓。同時(shí)，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(shí)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(shí)，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(gè)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(shí)，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(shí)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(shí)間內(nèi)完成，整個(gè)測試可在大約一秒鐘的時(shí)間內(nèi)實(shí)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?yàn)榇蟛糠蛛娮迂?fù)載以 FET 為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。要正確地傳導(dǎo)電流，F(xiàn)ET 需要一個(gè)流經(jīng) FET 的最小電壓，意味著負(fù)載的 + 和 – 輸入端點(diǎn)間