实验项目:
1、PERC电池单片I-V曲线凹陷现象
2、PERC电池单片在不同脉冲宽度下IV特性
3、PERC电池单片稳态模拟器VS长脉冲模拟器对比
4、PERC电池组件在稳态模拟器下IV特性
5、PERC电池组件在长脉冲模拟器下IV特性
6、PERC电池单片(组件)测试相关结果与分析
7、有关长脉冲模拟器选择注意事项及建议
PERC太阳电池单片实验数据
一、 PERC电池单片I-V曲线凹陷现象
10ms曲线凹陷现象(I-V方向)
20ms曲线凹陷现象(I-V方向)
30ms曲线凹陷现象(I-V方向)
60ms正常的IV曲线
二、PERC电池片I-V曲线凹陷现象分析
1、PERC电池单片在短脉冲(60ms以下)测试I-V扫描方向出现曲线凹陷现象,V-I扫描方向曲线正常,而随着脉冲宽度(10ms-60ms)的增加,I-V曲线凹陷现象逐渐消失。
2、曲线凹陷现象出现的位置在Pmax(最大功率点)的前段
3、曲线凹陷现象出现与PERC电池本身电容特性有关(后续详细分析)
三、PERC电池单片在不同脉冲宽度下IV特性
PERC电池单片短路电流(Isc)随脉冲宽度【10ms-80ms】的变化
PERC电池单片功率(Pmax)随脉冲宽度的变化
四、PERC电池单片在不同脉冲宽度下IV特性分析
1、PERC电池单片短路电流Isc在脉宽10ms下I-V与V-I数据差值差异较大(1.79%)
2、PERC电池单片短路电流Isc在脉宽40ms以上I-V与V-I数据较为接近(0.067%)
3、PERC电池单片功率Pmax在脉冲宽度10ms下I-V与V-I数据差异较大(5.3%)
4、PERC电池单片功率Pmax在脉冲宽度30ms以上I-V与V-I数据较为接近(0.062%)
五、PERC电池单片稳态模拟器VS长脉冲模拟器对比
PERC电池单片效率(Eff)在德雷射科脉冲模拟器与计量院稳态数据对比
1、中国计量院测试条件:稳态模拟器下,取样时间:1s,恒温(25℃)加真空吸附,采用无影测试方法(计算每个探针排的阴影遮挡,而后去掉阴影遮挡后重新修正辐照度)
2、德雷射科测试条件:脉冲模拟器,取样时间:170ms,无温度系数修正,取V-I测试数据,裸测(仅用其中计量院一片标定好辐照度)横向比较
3、测试结果:Eff最大偏差:0.275%,最小偏差:-0.01%
PERC太阳电池组件实验数据
六、PERC电池组件在稳态模拟器下IV特性及分析
1、PERC电池组件在计量院稳态模拟器下随脉冲宽度变化IV曲线(实验地点:计量院昌平院区,测试设备:稳态模拟器)
明显的可以看出其I-V方向,在短脉冲下也明显出现曲线凹陷现象,随着脉冲宽度的增加,凹陷现象逐渐消失。
2、PERC组件在不同脉冲宽度下功率变化(实验地点:计量院昌平院区,测试设备:稳态模拟器)
3、PERC组件在不同脉冲宽度下功率变化(实验地点:德雷射科工厂,测试设备:长脉冲模拟器【200ms】)
实验结果分析
七、有关PERC电池单片(组件)实验结果分析
1、电容效应存在:
PERC电池存在电容效应,传统10ms模拟器无法满足测试要求
2、扫描方向引起I-V测试偏差:
●从Isc-Voc,外电压从0快速上升至Voc,载流子浓度增加,电荷的重新分布相当于给电容充电,会消耗一部分光生电流,引起外部测量电流的减少,电池的FF和Pmax测量值偏小,被低估。
●从Voc-Isc,外电压从Voc快速下降至0,载流子浓度减少,电荷的重新分布相当于给电容放电,增加光生电流,引起外部测量电流的增大,电池的FF和Pmax测量值偏大,被高估。
3、脉冲宽度需求:
对比PERC电池单片与组件数据,并结合等效电路(C=C1+C2+…..+Cj),PERC电池组件电容效应要强于电池片,PERC单片需要约:60ms,PERC组件需要约:100ms
4、曲线凹陷现象:
PERC电池单片在60ms以下、PERC组件在100ms以下Isc-Voc扫描方向均存在曲线凹陷现象,此现象容易误判为PERC电池出现热斑效应或模拟器辐照不均匀性较差。
5、扫描速度引起I-V测试偏差
●对于PERC、HIT等高效电池,其电容较大,一般可以达到几十到数百μF/cm2,较大的电容意味着太阳电池中存在大量的过剩电荷,而在改变外加电压或光强后太阳电池中的电荷要重新达到平衡分布所需要的时间也较长,即时间响应也较慢
●IV测试通常使用脉冲I-V测试仪,在10ms左右时间内完成扫描整个IV曲线,即在太阳电池中施加快速变化的偏压,剧烈引起改变电池中电荷分布的平衡性,电容较大的电池,时间响应较慢,可能响应时间比IV测试仪的脉冲宽度还长,在测量时间内电荷的分布还没有达到平衡,这时就会产生测量误差,即IV曲线的扫描时间(速度)对测试结果有影响
6、电子负载对IV测试的影响:
需要注意IV测试仪电子负载及数据采集采集频率变化对PERC电池单片片(组件)测试结果的影响,测试高效容性电池,变阻曲线在足够脉冲宽度的前提下要尽量平缓。
八、有关长脉冲模拟器选择注意事项及建议
1、同一规格型号的太阳电池,电池片和组件对脉冲宽度的要求有差异
2、同一规格型号的太阳电池,随着效率增大对脉冲宽度的要求有差异
3、针对PERC电池的IV测试,一定要关注正反(I-V,V-I)两个扫描方向数据
4、PERC电池要关注短脉冲条件下的曲线凹陷现象
5、选择高效电池(组件)测试仪的基本步骤及的关键要素:
稳态对比数据→选择合适峰值脉冲宽度→关注电子负载变阻方式及数据采集频率对IV影响→测试方式(I-V&V-I)选择→注意曲线凹陷、曲线分离等现象→阶梯光、反向逆电流测试等辅助功能