BERGER测试仪工作原理.pptx

理论基础 电池测试的工艺要求 效率损失机理 测试仪操作方法 测试仪描述 测试仪工作原理 测试仪结构 测试仪操作规程 测试仪安全规程 常见故障处理及预防措施,电池测试的工艺要求,标准测试条件:辐照度为1000W/m2，太阳电池温度为25，大气质量AM1.5。 辐照度:入射到单位表面面积上的辐射功率（W /cm2） 大气质量: AM 是air mass的简称,意思是大气质量.是指太阳光穿过大气层的光学路径. 在地球的大气层外的太阳光谱分布,大气质量定义为零,即AM0。 AM1: 光谱接近于太阳光直接垂直射地面时的光谱分布； AM1.5:光谱接近于太阳光直接48.2度照射地面时的光谱分布；,辐射照度与电性能的关系 由于光伏效应，当光照射到太阳电池上，太阳电池吸收一些光后便有一定的电流产生。,M(辐射照度）与P（功率）之间的关系？ (辐射在电池上的能量与太阳电池产生的能量之间有什么样的关系 )。 对于不同的能量即辐射照度，电池产生的电流I、功率P和曲线的斜率是不同的，即P/M是不同的。 两者基本上成线形关系。 太阳电池对光谱中不同光的响应是不同的。 太阳电池产生的能量，即太阳电池的转化效率，定义为Eff=P/MS，即受光照射的太阳电池的最大功率与入射到该电池上的全部功率的百分比。,IV曲线,通过测试的方法，可以得到太阳电池的电流I与电压V的关系曲线（IV），太阳电池在这个测试条件下的最大功率Pm，PmImVm。 最大功率点Pm对应的电流、电压分别是Im和Vm ，PmImVm；也就是说，在这条I-V曲线上，I和V的乘积即P总会出现一个最大的值，那么这个最大P（Pm）即为最大功率，对应的I、V分别成为最佳工作电流Im和最佳工作电压Vm。 在曲线的两个末端即V0时对应的I和I0时对应得V分别表示在端电压为0（短路）和空载（开路）情况下的输出电流和端电压，分别为Isc和Voc表示，称为短路电流和开路电压。,但是不同的电池，其I-V曲线是不同的，如上图，曲线可能更加平缓一些。为了区分不同I-V曲线形状的电池，引入了填充因子的概念。 填充因子即太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流乘积之比，用FF表示，FFPm /IscVocImVm /IscVoc。 总结以上概念，EffPm /MS，PmFF IscVoc。对于标准状况下，M1000W/m2100mW/cm2。 太阳电池的电压基本上是由基体材料本身的禁带宽度所决定的，而电流是与太阳电池的面积成正比的，所以引入了电流密度的概念，规定太阳电池单位面积上的短路电路为短路电流密度，用Jsc表示，单位是A/m2或者mA/cm2。,主界面,电流与辐照度的关系,在理想的条件下，入射到电池表面能量大于材料禁带宽度的每一个光子产生一个电子流过外电路。在一般状况下，辐射照度越大，电流越高。对于晶体硅太阳电池，辐射照度从0上升到4000W/m2，短路电流一直成上升趋势，而且几乎成线形上升。,电流、电压与温度的关系,太阳电池的短路电流并不强烈地依赖温度。随着温度上升，短路电流略有增加。这是由于半导体禁带宽度通常随温度的上升而减小使得光吸收随之增加的缘故。电池的其他参数，开路电压和填充因子都随着温度上升而减小。温度每升高1，晶体硅太阳电池的Voc将约下降0.4%。Voc的显著变化导致输出功率和效率随温度升高而下降，每升高1，晶体硅太阳电池的输出功率将减少0.4%0.5%。注意事项：及时检查温度及光强是否符合要求。,效率的损失机理,1短路电流损失 裸露的太阳电池表面对光的反射相当大，即使增加了减反射膜，对光反射率也在10%左右。反射光必然导致光生电子数量的减少。 电池的正面电极也遮掉了5%15%的入射光。 如果电池不够厚，进入电池的一部分具有合适能量的光线将从电池背面直接穿出去。 短路电流损失的另外一个原因是半导体内的及表面的复合。只有在p-n结附近产生的电子-空穴对才能对短路电流作贡献。远离结产生的载流子在它们从产生点移动到器件的终端之前，很可能被复合。,2开路电压损失 决定Voc的主要过程是半导体中的复合。半导体中的复合率越低，Voc越高。而复合率高的主要原因就是有害杂质的作用，对于多晶硅，晶粒间接是主要的复合中心。 3填充因子的损失 太阳电池都有寄生的串联电阻和并联电阻。串联电阻Rs的主要来源是：制造电池的半导体材料的体电阻、电极及电极和半导体之间的接触电阻。并联电阻Rsh则是由于p-n结漏电引起的，其中包括绕过电池边缘的漏电及由于结区存在晶体缺陷和外来杂质的沉淀物所引起的内部漏电。,电池参数 1. 太阳电池的伏安特性曲线：受光强的太阳电池，在一定的辐照度和温度以及不同的外电路负载下，流入负载的电流和电池两端电压的关系。 2. 短路电流（Isc）在一定的温度和辐照度条件下，太阳电池在端电压为零时的输出电流。 3短路电流密度(Jsc)：单位面积上的短路电流,4开路电压(Voc)：在一定的温度和辐照条件下，太阳电池在开路情况下的电压。 5. 填充因子（FF）:太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流乘积之比。 6. 串联电阻: 太阳电池内部与p-n结串联的电阻，它是由半导体材料体电阻、薄层电阻、电极接触电阻等组成。 7.并联电阻:太阳电池内部跨连在电池两端的等效电阻。 8. 转换效率：受光照太阳电池的最大功率与入射到该太阳电池上的全部辐射功率的百分比。,9. 最佳工作电压（Vm） 在太阳电池的伏安特性曲线上，最大功率点所对应的电压。 10. 最佳工作电流（Im） 在太阳电池的伏安特性曲线上，最大功率点所对应的电流。 11.最大功率(Pm) : 在太阳电池的伏安特性曲线上，电流电压乘积的最大值。 12.最大功率点: 在太阳电池的伏安特性曲线上，对应最大功率的点，称最佳工作点。,测试仪结构,1、操作面板：用以控制测试仪传输部分的动作。 2、分选部分：由两组对准器（前、后）、机械手1和机械手2 、四套红外传感器、二十四个仓组成。 3、标准电池：由质量保证部提供，并附有相关数据 4、电池测试软件：用于控制硬件，显示测试结果。 5、电极检测部分：上下共四个探针条，每个探针条16个探针，并连接着高导电性能的导线，用以传输测得的电性能。,6、温度检测系统：两套温度检测部件（PT100、红外检测），PT100用于手动模式，红外检测用于自动模式。 7、氙灯发生器：放置在机器的后部，控制氙灯的开关及触发 8、光源模拟部分：装有光谱接近太阳光谱的氙灯 9、分档标准：由质量技术部下发分档方案,测试仪操作规程,1、卸载部分操作面板： 打开电源，按钮呈白色，表明机器电源已开启。 2、激活马达电源 3、Baccini Machine 软件启动 4、传输复位 5、开启Berger 测试系统电源 打开SCL Load 软件和氙灯发生器 6、将卸载和测试部分操作模式打到自动状态并开启起来,安全规程,1、测试过程中，操作人员不可从氙灯罩下部向上直视，以免刺伤眼睛及对人体更严重的损害 2、操作人员拿取电池应佩带橡胶手套，以