选择合适的太阳能电池输出功率测试系统

　　太阳能产业的成长增加了对太阳能电池（及太阳能模组）测试和测量解决方案的需求，而且随着太阳能电池尺寸的增大和效率的提高，电池测试需要运用更大的电流和更高的功率水平，这就要求采用更加灵活的测试设备。

通常需要测量太阳能电池的几项关键参数。这些参数是：

　　● VOC——开路电压。在电流等于0时的电池电压。

　　● ISC——短路电流。当负载电阻等于0时，从电池流出的电流。

　　● Pmax——电池的功率输出。电池输出功率时的电压值和电流值。I-V曲线（图1）上的Pmax点通常被称为功率点（MPP）。

图1 这张太阳能电池的I-V曲线显示了Pmax及其与Imax和Vmax的关系

　　● Vmax——在Pmax点，电池的电压值。

　　● Imax——在Pmax点，电池的电流值。

　　● η——器件的转换效率。当太阳能电池连接到某个电路时，这个值等于被转换的能量（从吸收的太阳光到电能）与被采集的能量的百分比。这个值可以通过将 Pmax除以输入的光辐照度（E，单位是W/m2，在标准测试条件下进行测量），再乘以太阳能电池的表面积（AC, 单位是平方米）计算得到。

　　● 填充因子（FF）—Pmax除以VOC再乘上ISC 。

　　● 电池二极管属性。

　　● 电池串联电阻。

　　● 电池旁路电阻（或并联电阻）。

常见解决方案

现在，太阳能电池测试解决方案主要有两种形式：完整的交钥匙系统和通用的测试仪器。

如果需要在太阳能电池输出功率时进行测试，许多研究实验室都具备低功耗四象限电源（有时也称为SMU），并具有以下功能：

　　● 提供精确的正电压和负电压（“提供”也可称为“施加”）。

　　● 提供精确的正向和反向电流（提供反向电流也被称为电流流入到电源中）。

　　● 精确地测量待测器件（DUT）的电压和电流（测量也被称为检测）。

大多数高精度四象限电源都只能提供3A的电流或20W的连续功率。

在测试较小的单个电池时，这些电流和功率是可接受的，但是随着电池技术向更高的效率、更大的电流密度和更大的电池尺寸推进，电池的功率输出将很快会超出这些四象限电源的额定值。太阳能模组的输出通常会超过50W，而且可能会爬升至300W或更高，这意味着许多针对模组的测试都无法使用四象限电源来完成。

在这些情况下，工程师应当借助于现成的电子负载、直流电源、DMM和数据采集设备，包括温度测量、扫描、转换和数据记录设备，以便在宽泛的操作范围内灵活地进行的测试，并且达到预期的测试精度。例如，可以使用数据采集系统来扫描环境和待测器件的温度，已校准的参考电池的电压，以及在测试中需要捕获的各种其他测试参数。

户外测试

有些工程师会使用交钥匙的太阳能电池测试设备来进行测试，这种设备采用一种太阳能模拟器，这是一种标准化的光源，可用于控制进入太阳能电池的光能。不过，如果太阳能电池或模组非常大，太阳能模拟器将无法产生充足的光。

例如，被测的太阳能模组可能是大型户外太阳能采集系统的一部分。在这种情况下，太阳本身将是测试中实际可用的光源。既然在户外实际上不可能运输一套无太阳能模拟器的完整的交钥匙测试系统，所以这种测试就需要使用由标准测试仪器改进而成的某些其他测试解决方案来执行。

户外测试需要考虑的另一项因素是温度。因为电池的性能会受到温度的影响，因此需要在测试中监视温度。不仅电池性能依赖于温度，而且测试设备的性能也依赖于温度。

许多仪器供应商没有指明他们的测试设备在温度处于室温附近极窄范围（如25℃±5℃）之外时的性能。其他供应商则提供了一项温度系数规格，能够调整测试设备的精度规范，以针对工作在其工作温度范围之外进行校正。