PERC太阳电池在线测试解决方案研究进展

PERC太阳电池在线测试解决方案研究进展 2017年6月4日 Sunday 要点 PERC太阳电池IV测试挑战 1 不同测试方法对比 2 Gsolar测试解决方案 3 有哪些不一样？ PERC太阳电池IV测试挑战 背钝化工艺的引入，降低了背面的复合损失， 增加了少子寿命，同时，由于钝化层的特殊反射特 性，使得太阳电池对10001080nm入射光的吸 收增加，并且1180nm以上入射光的反射增加，降 低了太阳电池工作温度，因此输出功率得到提升 光谱响应 电容效应 PERC太阳电池IV测试挑战 光谱响应范围拓宽对测试的要求 IEC 60904-9:2007规定的光谱范围：400-1100nm 标准的滞后影响到标准太阳电池量值传递过程中的各个环节 PERC太阳电池IV测试挑战 模拟器 传统反射式模拟器内壁材料将 300-400nm波段全部吸收； 直射式模拟器滤光片需要针对 300-400nm、1100-1200nm特 别定制 光谱仪 可见光波段光谱仪使用CCD传感器， 光谱响应范围：300-1100nm 光谱响应范围拓宽对测试的要求 PERC太阳电池IV测试挑战 电容效应如何影响IV测试？ 10ms线性扫描测试高效电池： 随着偏置电压上升，电池内部电容增大，每一次电压调整后，电流稳 定所需时间增长 电压变化前， 电流趋于稳定 电流未达到稳 定状态 PERC组件测试 PERC太阳电池IV测试挑战 IscVoc 最小Pmax：292.1W 最大Pmax：294.6W 偏差率：0.9% Voc Isc 最小Pmax：297.3W 最大Pmax：294.1W 偏差率：1.1% IscVoc 最小Pmax：283.1W 最大Pmax：288.3W 偏差率：1.8% Voc Isc 最小Pmax：288.2W 最大Pmax：296.9W 偏差率：3.0% N型组件测试 PERC太阳电池IV测试挑战 IscVoc 最小Pmax：281.0W 最大Pmax：310.2W 偏差率：10.4% Voc Isc 最小Pmax：312.4W 最大Pmax：497.7W 偏差率：59.3% HJT组件测试 PERC太阳电池IV测试挑战 要点 PERC太阳电池IV测试挑战 1 不同测试方法对比 2 Gsolar在线测试解决方案 3 光谱响应范围拓宽对测试的要求 标准：IEC 60904-9第三版（草稿） 光谱仪：面阵CCD+InGaAs阵列 双通道光谱仪 光谱测量范围 300-1700nm 不同测试方法对比 光谱响应范围拓宽对测试的要求 不同测试方法对比 氙灯氙灯+金属反射材料金属反射材料 氙灯氙灯+无机非金属反射材料无机非金属反射材料 氙灯氙灯+定制滤光片定制滤光片 氙灯氙灯+特殊匀光方式特殊匀光方式 多种多种LED光源光源+漫反射结构漫反射结构 氙灯氙灯+定制定制滤光片滤光片 氙灯氙灯+特殊匀光结构特殊匀光结构 多种多种LED光源光源+直射式结构直射式结构 不同测试方法对比 正、反向扫描法 电容效应解决方案 动态IV法 DragonBack 长脉冲测试 不同测试方法对比 测试方法优点缺点备注 正反向扫描法-仅用于评估电容效应影响 动态IV法 扫描时间短，模拟 器要求低； 稳定性好 须针对不同工艺电池调制 电压曲线，通用性差； 测试点数少； TUV提出，较多改进方案 DragonBack 及ModGen 扫描时间短，模拟 器要求低； 稳定性好 须针对不同工艺电池调制 电压曲线，通用性差； 测试点数少； 劢态IV法基础上改进 调制电压多次 闪光 扫描时间短，模拟 器要求低 稳定性差； 测试点数少； 劢态IV法基础上改进 长脉冲测试 稳定性好，准确度 高 光源寿命受限适合在线使用 稳态测试 稳定性好，准确度 高 光源寿命短，测试环境要 求高，须严格控温 适合实验室、计量机构使用 1. 正、反向测试对比仅可用于评估合适扫描时间； 2. 现有短脉冲太阳模拟器可以通过升级电子负载 进行高容性电池测试； 3. 稳态模拟器仅适用于实验室或计量机构标定； 4. PERC等高容性电池在线测试最理想的方案是长脉冲测试 不同测试方法对比 测试方法总结 不同测试方法对比 资料来源于中国计量科学研究院“光伏组件光电参数量值能力验证”报告 太阳电池太阳电池 电性能电性能 有效有效 辐照度辐照度 辐照度辐照度光谱分布光谱分布 辐照辐照 不均匀度不均匀度 温度温度偏置偏置电压电压 电子负载电子负载扫描时间扫描时间采样精度采样精度 归一化至 STC条件 辐照度修正 温度修正 测量系统校准 不同测试方法对比 影响太阳电池电性能表征的因素 要点 PERC太阳电池IV测试挑战 1 不同测试方法对比 2 Gsolar在线测试解决方案 3 等级：A+A+A+ 光源：定制长弧脉冲氙灯 光谱范围：300-1200nm 辐照度范围：7001200W/m2 脉冲宽度：10150ms可调（反射式） 10-100ms可调（直射式） 扫描方向：IscVoc和VocIsc 测试间隔：30s (150ms), 5s (10ms) 测量系统：ARM主控板，外置16 bit AD/DA芯片 测试档位：电流0.25A/1A/5A/12.5A/20A 电压1V/10V/50V/100V/200V 辐照度与温度自动修正，实现长期稳定测试 Gsolar在线测试解决方案 太阳电池组件测试仪 Gsolar在线测试解决方案 太阳电池片测试仪 等级：A+A+A+ 工作方式：手劢或配自劢分选机 光源：定制长弧脉冲氙灯或22种LED 光谱范围：300-1200nm 辐照度范围：7001200W/m2 脉冲宽度：10150ms可调（氙灯） 10-200ms可调（LED） 扫描方向：IscVoc和VocIsc 测试间隔：2s 测量系统：ARM主控板，外置16 bit AD/DA芯片 测试档位：电流0.25A/1A/5A/12.5A/20A 电压1V/10V/50V/100V/200V 辐照度与温度自动修正，实现长期稳定测试 技术指标Gsolar测试仪 光谱匹配0.8751.125 辐照不均匀度1% 辐照不稳定度 (LTI) 0.5% Herrmann, W., & Rimmelspacher, L. (2012). Gsolar在线测试解决方案 如何保证更低的测量不确定度？ 负反馈控制电路：更稳定的辐照度脉冲，准确测试IV曲线 扫描时间扫描时间150ms 辐照不稳定度辐照不稳定度0.5% 单次测试期间辐照度变化IV、PV及辐照度曲线 IV curve PV curve Irradiance 如何保证更低的测量不确定度？ Gsolar在线测试解决方案 全光谱：更宽光谱的能量输出，真实反映组件紫外、红外波段响应能力 A+级光谱匹配：更小的光谱失配误差，更高的测试准确度 如何保证更低的测量不确定度？ Gsolar在线测试解决方案 辐照不均匀度1%：标准电池校准时偏差值更小 Herrmann, W., & Wiesner, W. (2000). Gsolar在线测试解决方案 如何保证更低的测量不确定度？ 电子负载针对高效电池设计 扫描方向VocIsc和IscVoc可选，可准确测试普通晶硅、PERC、N型、HJT 、CIGS等电池片和组件，针对电池片，集成有Suns-Voc、光谱响应测试 VocIscIscVoc Gsolar在线测试解决方案 如何保证更低的测量不确定度？ 辐照度、温度自动修正 太阳电池组件测温：非接触式红外测温仪，精度1 标准太阳电池测温：PT1000铂电阻四线连接 标准太阳电池制作标准：IEC 60904-2-2007 辐照度、温度修正标准：IEC 60891(Edition 2.0 2009-12) Correction Procedure 2 红外测温