中心議題：

• 如何選擇合適的太陽能電池輸出功率測試係統

解決方案：

• 關鍵參數的測量
• 完整的交鑰匙係統和通用的測試儀器

太陽能產業的成長增加了對太陽能電池（及太陽能模組）測ce試shi和he測ce量liang解jie決jue方fang案an的de需xu求qiu
，而er且qie隨sui著zhe太tai陽yang能neng電dian池chi尺chi寸cun的de增zeng大da和he效xiao率lv的de提ti高gao
，電dian池chi測ce試shi需xu要yao運yun用yong更geng大da的de電dian流liu和he更geng高gao的de功gong率lv水shui平ping
，這zhe就jiu要yao求qiu采cai用yong更geng加jia靈ling活huo的de測ce試shi設she備bei。

通常需要測量太陽能電池的幾項關鍵參數。這些參數是：

● VOC——開路電壓。在電流等於0時的電池電壓。

● ISC——短路電流。當負載電阻等於0時，從電池流出的電流。

● Pmax——電池的最大功率輸出。電池輸出最大功率時的電壓值和電流值。I-V曲線（圖1）上的Pmax點通常被稱為最大功率點（MPP）。


圖1 這張太陽能電池的I-V曲線顯示了Pmax及其與Imax和Vmax的關係

● Vmax——在Pmax點，電池的電壓值。

● Imax——在Pmax點，電池的電流值。

● η——器件的轉換效率。當太陽能電池連接到某個電路時
，這個值等於被轉換的能量（從吸收的太陽光到電能）與被采集的能量的百分比。這個值可以通過將 Pmax除以輸入的光輻照度（E，單位是W/m2，在標準測試條件下進行測量），再乘以太陽能電池的表麵積（AC, 單位是平方米）計算得到。

● 填充因子（FF）—Pmax除以VOC再乘上ISC 。

● 電池二極管屬性。

● 電池串聯電阻。

● 電池旁路電阻（或並聯電阻）。

常見解決方案

現在，太陽能電池測試解決方案主要有兩種形式：完整的交鑰匙係統和通用的測試儀器。

如果需要在太陽能電池最大輸出功率時進行測試
，許多研究實驗室都具備低功耗四象限電源（有時也稱為SMU），並具有以下功能：

● 提供精確的正電壓和負電壓（“提供”也可稱為“施加”）。

● 提供精確的正向和反向電流（提供反向電流也被稱為電流流入到電源中）。

● 精確地測量待測器件（DUT）的電壓和電流（測量也被稱為檢測）。

大多數高精度四象限電源都隻能提供3A的電流或20W的連續功率。

在測試較小的單個電池時，這些最大電流和功率是可接受的，但是隨著電池技術向更高的效率、更大的電流密度和更大的電池尺寸推進
，電池的功率輸出將很快會超出這些四象限電源的最大額定值。太陽能模組的輸出通常會超過50W，而且可能會爬升至300W或更高，這意味著許多針對模組的測試都無法使用四象限電源來完成。

在這些情況下，工程師應當借助於現成的電子負載、直流電源
、DMM和數據采集設備，包括溫度測量、掃描
、轉zhuan換huan和he數shu據ju記ji錄lu設she備bei，以yi便bian在zai寬kuan泛fan的de操cao作zuo範fan圍wei內nei靈ling活huo地di進jin行xing獨du特te的de測ce試shi
，並bing且qie達da到dao預yu期qi的de測ce試shi精jing度du。例li如ru，可ke以yi使shi用yong數shu據ju采cai集ji係xi統tong來lai掃sao描miao環huan境jing和he待dai測ce器qi件jian的de溫wen度du
，已yi校xiao準zhun的de參can考kao電dian池chi的de電dian壓ya，以yi及ji在zai測ce試shi中zhong需xu要yao捕bu獲huo的de各ge種zhong其qi他ta測ce試shi參can數shu。[page]

戶外測試

有(you)些(xie)工(gong)程(cheng)師(shi)會(hui)使(shi)用(yong)交(jiao)鑰(yao)匙(chi)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)來(lai)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)
，這(zhe)種(zhong)設(she)備(bei)采(cai)用(yong)一(yi)種(zhong)太(tai)陽(yang)能(neng)模(mo)擬(ni)器(qi)

，這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)標(biao)準(zhun)化(hua)的(de)光(guang)源(yuan)，可(ke)用(yong)於(yu)控(kong)製(zhi)進(jin)入(ru)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)的(de)光(guang)能(neng)。不(bu)過(guo)，如(ru)果(guo)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)或(huo)模(mo)組(zu)非(fei)常(chang)大(da)
，太(tai)陽(yang)能(neng)模(mo)擬(ni)器(qi)將(jiang)無(wu)法(fa)產(chan)生(sheng)充(chong)足(zu)的(de)光(guang)。

例(li)如(ru)，被(bei)測(ce)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)模(mo)組(zu)可(ke)能(neng)是(shi)大(da)型(xing)戶(hu)外(wai)太(tai)陽(yang)能(neng)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，太(tai)陽(yang)本(ben)身(shen)將(jiang)是(shi)測(ce)試(shi)中(zhong)唯(wei)一(yi)實(shi)際(ji)可(ke)用(yong)的(de)光(guang)源(yuan)。既(ji)然(ran)在(zai)戶(hu)外(wai)實(shi)際(ji)上(shang)不(bu)可(ke)能(neng)運(yun)輸(shu)一(yi)套(tao)無(wu)太(tai)陽(yang)能(neng)模(mo)擬(ni)器(qi)的(de)完(wan)整(zheng)的(de)交(jiao)鑰(yao)匙(chi)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)，所(suo)以(yi)這(zhe)種(zhong)測(ce)試(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)由(you)標(biao)準(zhun)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)改(gai)進(jin)而(er)成(cheng)的(de)某(mou)些(xie)其(qi)他(ta)測(ce)試(shi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)來(lai)執(zhi)行(xing)。

戶(hu)外(wai)測(ce)試(shi)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)另(ling)一(yi)項(xiang)因(yin)素(su)是(shi)溫(wen)度(du)。因(yin)為(wei)電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能(neng)會(hui)受(shou)到(dao)溫(wen)度(du)的(de)影(ying)響(xiang)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)在(zai)測(ce)試(shi)中(zhong)監(jian)視(shi)溫(wen)度(du)。不(bu)僅(jin)電(dian)池(chi)性(xing)能(neng)依(yi)賴(lai)於(yu)溫(wen)度(du)，而(er)且(qie)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)的(de)性(xing)能(neng)也(ye)依(yi)賴(lai)於(yu)溫(wen)度(du)。

許多儀器供應商沒有指明他們的測試設備在溫度處於室溫附近極窄範圍（如25℃±5℃）之(zhi)外(wai)時(shi)的(de)性(xing)能(neng)。其(qi)他(ta)供(gong)應(ying)商(shang)則(ze)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)項(xiang)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)規(gui)格(ge)
，能(neng)夠(gou)調(tiao)整(zheng)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)的(de)精(jing)度(du)規(gui)範(fan)，以(yi)針(zhen)對(dui)工(gong)作(zuo)在(zai)其(qi)指(zhi)定(ding)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)之(zhi)外(wai)進(jin)行(xing)校(xiao)正(zheng)。
 
適用於更高功率測試的負載

對dui於yu大da功gong率lv應ying用yong，標biao準zhun的de電dian子zi負fu載zai可ke用yong於yu測ce試shi太tai陽yang能neng電dian池chi。許xu多duo工gong程cheng師shi不bu會hui想xiang到dao使shi用yong電dian子zi負fu載zai來lai測ce試shi太tai陽yang能neng電dian池chi
，因yin為wei他ta們men習xi慣guan於yu使shi用yong交jiao鑰yao匙chi係xi統tong或huo四si象xiang限xian電dian源yuan。

考慮到太陽能電池會產生能量，當使用四象限電源對它進行測試時，電源的實際工作模式是：太陽能電池在電源的端子上施加一個正電壓。同時，電流從太陽能電池流入四象限電源的端子，這意味著四象限電源看到的是反向電流（就其端子而言）。在這些條件下
，也可以稱四象限電源是“電源沉”。

從電學上講，兩端加有正電壓並有電流流入（也就是反向電流）deyiqibeichengweidianzifuzai。yinci，duiyudaduoshuyouguangzhaoshebingqietaiyangnengdianchiyechanshengnengliangdetaiyangnengdianchiceshieryan
，sixiangxiandianyuanshijishangfahuizhedianzifuzaidezuoyong。

使用電子負載的優勢在於這種負載可用在各種電流和功率水平。使用額定50W或高達數千瓦特和數百安培的電子負載

，可以輕鬆克服四象限電源帶來的3A，20W的限製。

電子負載可在恒壓模式下工作，也稱為CV模式。在CV模式下，負載可以通過調節流經自己的電流，從而調整它兩端的電壓
，以保持恒定的電壓值。因此，CV模式可用於創建電壓掃描
，使用負載來控製太陽能電池輸出端的電壓，然後測量產生的電流（如圖2所示）。


圖2 可以使用電子負載的CV模式來測量太陽能電池的I-V曲線

有些負載（如Agilent N3300係列）可以快速地執行一係列CV定位點，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，負載可以將從太陽能電池流出到負載內的電流波形數字化


，類似於捕獲示波器曲線。