一种标准太阳电池的验收测试方法-朱冰洁

一种标准太阳电池的验收测试方法 国家太阳能光伏产品质量监督检验中心 朱冰洁 2018.11.10 研究背景1 CONTENTS 标准太阳电池结构与制备2 4 总结5 验收测试方案3 试验结果 研究背景 研究背景  量值传递 光伏标准电池是光伏行业中非常重要的标准器件，它通常作为 标准物质使用，对光伏组件或光伏电池测量起到量值溯源的作 用。  模拟器标定 标准太阳电池是标定太阳模拟器辐照度的重要依据，通过标准 太阳电池来标定太阳模拟器辐照度，使其达到 1000 W/m2的光强， 进而在这一条件下测试电池片或光伏组件。  稳定性要求 光伏标准电池性能的稳定性、数据准确性对光伏组件和电池的 测量有着十分重要的影响，标准太阳电池在正式投入使用前， 必须经过一系列验收测试。 标准太阳电池结构与制备 标准太阳电池结构与制备 石英玻璃 铝合金上盖板 晶体硅电池 可伐合金基板 铂电阻 Pt100 铝合金基底 LEMO连接器 铝合金后盖板 标准太阳电池结构与制备 晶体硅电池 选用高效率的单晶硅电池片 ：先进行稳定性处理，切割成 20mm× 20mm，并作绝 缘处理，引出正负极。 石英玻璃 选用紫外高透石英方形玻璃片 ， 玻璃表面经过细磨精抛光，在 300-1200nm波段下 透过率超过 91%。 标准太阳电池结构与制备 铝合金外壳 采用 6061铝合金，具有加工性能佳、抗腐蚀性好、韧性高及加工后不变形、材料 致密无缺陷等优良特点。铝件本体加工完成后，表面进行抛丸及硬质氧化处理 。 可伐合金基板 采用 4J29可伐合金 ， 在 20~450℃ 范围内具有与硬玻璃相近的 线膨胀系数 ，与相应的 硬玻璃能进行有效封接匹配 。 将可伐合金加工成型后，进行哑光黑喷塑处理 。 标准太阳电池结构与制备 Pt100铂电阻 铂电阻 Pt100采用四线法连接至 LEMO连接 器上，安装于可伐合金与铝合金基底之间 ， 紧贴电池片。 LEMO连接器 采用 4芯 LEMO连接器，两个 LEMO头母头分 别利用四线法与电池片和 Pt100相连接，固 定于铝合金基底的一侧边 。 组装 选用与石英玻璃折射率相近的 EVA按照玻璃 - EVA-晶体硅电池 -EVA-可伐合金的顺序进行 层压， 接着 进行电池， Pt100与 LEMO连接器 的焊接， 最 后进行壳体的安装 。 验收测试方案 验收测试方案 依据 IEC60904-2及世界光伏基准的要求对标准太阳电池进行验收测试 •外观测试 •反射率测试 • PT100温度测试 •封装前后 STC条件下 I-V特性测试 •暗态下性能测试 •光老化测试 •光稳定性测试 •老化后性能测试 试验结果 试验结果 外观测试 金属外壳无损伤，玻璃窗口层无裂痕， EVA胶层无气泡、剥离，脱落等现象，窗口 视角 163° ，符合使用要求。 反射率测试 金属外壳全波段反射率为 4.5%左右，可伐合金与玻璃窗口层的全波段反射率为 5% 左右，均符合使用要求。 试验结果 PT100温度测试 记录 PT100在温度为 10℃ 、 20℃ 、 30℃ 、 40℃ 、 50℃ 条件下的数据 10min，如图，变化范围 65%，符合标准中对电池 的要求。 Isc(mA) Voc(V) Pmax(mW) FF(%) 封装前 138.4 0.5999 59.86 72.08 封装后 137.1 0.5999 59.18 71.93 试验结果 暗态下性能测试 将标准太阳电池置于 25℃ 、暗态条件下，存在较小漏电流，符合使用要求。 光老化测试 无温度控制条件下，将标准太阳电池置于 1000W/m2光强下曝晒 2小时，记录其短 路电流随时间变化值，光照 20min后，短路电流在 136mA~137mA范围内浮动，符 合使用要求。 试验结果 光稳定性测试 光老化试验后， STC条件下，测试标准太 阳电池在 30min内的电流稳定性，测量值 与平均值最大误差为 0.2%，符合使用要求。 光老化后电性能测试 经过光老化后，再次测试电池外观、 PT100温 度、电性能。外观未发生变化，短路电流与填 充因子发生较小衰减，功率衰减 0.17%，符合 使用要求。 Isc(mA) Voc(V) Pmax(mW) FF(%) Inicial 137.1 0.5999 59.18 71.93 LID 137.0 0.5999 59.08 71.89 试验结果 光谱响应测试 总结  标准太阳电池结构上，窗口视角 163° ，厚度 17.0mm，符合 相关标准要求。  内部可伐合金采用哑光黑喷塑处理，反射率低，窗口层采用 高透石英玻璃，整体反射率为 5%。  通过外观测试、反射率测试、 PT100温度测试、光老化及光 稳定性测试，该标准电池的外观、材料透过率、电性能、温 度性能及稳定性均符合要求，可以投入使用。 欢迎业内同仁交流合作！ 谢谢！ 欢迎批评指正！