當(dāng)我們測試高效電池時(shí)候，太陽模擬器測試系統(tǒng)通常采用正向(Isc→Voc),或者反向(Voc→Isc)掃描，來測試電池的Isc，Voc，Pmax。目前，各大太陽電池生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)線上使用的絕大部分都是10ms 太陽能電池測試系統(tǒng)。在測試Pmax時(shí)，需要外電路負(fù)載快速變化，在負(fù)載變化的過程中，數(shù)據(jù)采集卡大量采集數(shù)據(jù)對(I,V,光強(qiáng))，通過軟件控制系統(tǒng)計(jì)算，將最大Pmax找出來。

通常情況下，高效太陽電池內(nèi)部，聚集著比普通電池更多的電荷，這些大量的電荷聚集在電池正負(fù)極附近，電池片就相當(dāng)于并聯(lián)了一個(gè)比較大的電容，當(dāng)測試開始后，由于10ms IV 測試儀每次外電路負(fù)載變化時(shí)間很短，在微秒量級，數(shù)據(jù)采集卡每次采集數(shù)據(jù)對時(shí)(I,V,光強(qiáng))，由于外電路負(fù)載的快速變化，這些多余電荷在電池內(nèi)部還沒有到達(dá)動態(tài)平衡的狀態(tài)下，數(shù)據(jù)采集卡就開始采集數(shù)據(jù)。測試過程就相對于與電池片并聯(lián)的電容還在動態(tài)的充放電，數(shù)據(jù)采集卡就開始采集數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)肯定有誤差，Pmax及FF的值就會出現(xiàn)偏差，電容越大，偏差越大，在測試系統(tǒng)上就會出現(xiàn)曲線分離的現(xiàn)象(后面有圖)。解決的最好辦法就是讓負(fù)載變化速度變慢，電荷達(dá)到動態(tài)平衡后再讓數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，此時(shí)數(shù)據(jù)才是準(zhǔn)確的。

北京德雷射科光電科技有限公司(下同德雷射科)是一個(gè)有著15年從事太陽模擬器測試系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的經(jīng)驗(yàn)。德雷射科具有極強(qiáng)的研發(fā)能力，為各大生產(chǎn)企業(yè)、研發(fā)機(jī)構(gòu)提供技術(shù)支持，設(shè)備開發(fā)等。本文最后，也將展現(xiàn)最近一年德雷射科開發(fā)、并交付客戶使用的設(shè)備。

隨著太陽能電池制造工藝的進(jìn)步，各大電池企業(yè)對高效電池研發(fā)、生產(chǎn)的興起，對高效電池測試這塊，德雷射科經(jīng)常接受這些企業(yè)、研發(fā)機(jī)構(gòu)的咨詢。德雷射科就大家咨詢有關(guān)高效電池測試的問題，進(jìn)行了歸納，總結(jié)。與大家共同討論一下。

一、當(dāng)前，國內(nèi)各大太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)都有10ms太陽能模擬器測試系統(tǒng)，那么在沒有穩(wěn)態(tài)或者長脈沖太陽模擬器測試系統(tǒng)的情況下，對高效電池的I-V測試，是否可以采用已標(biāo)定的高效電池的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過調(diào)整普通單閃10ms I-V短脈沖模擬器測試系統(tǒng)的各個(gè)系數(shù)，標(biāo)定IV測試系統(tǒng)，然后對待測太陽能電池進(jìn)行測試分類。這種測試方式是否能保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?可靠嗎?

回答這個(gè)問題，需要先了解三個(gè)問題：

1.I-V測試系統(tǒng)中我們電池廠家所關(guān)心的參數(shù)中，真正實(shí)測的主要參數(shù)只有兩個(gè)：I與V， 其他參數(shù)均是測試系統(tǒng)的外電路負(fù)載變化過程中測試的I與V數(shù)據(jù)通過計(jì)算所得(包括Pmax，F(xiàn)F，Rs等等)。

2.高效電池的電容特性，對于PERC、IBC、HIT等高效電池，其電容較大，一般可以達(dá)到幾十到數(shù)百μF/cm2，較大的電容意味著太陽電池中存在大量過剩電荷，而在改變外加電壓或光強(qiáng)后太陽電池中電荷要重新達(dá)到平衡分布所需要時(shí)間也較長，即時(shí)間響應(yīng)較慢;

3.常規(guī)測試儀在10ms左右時(shí)間內(nèi)完成掃描整個(gè)I-V曲線，即在太陽電池中施加快速變化偏壓，快速偏壓的引入容易改變電池中電荷分布的平衡性，電池的電容較大，電池時(shí)間響應(yīng)較慢，可能響應(yīng)時(shí)間比10ms I-V測試儀的脈沖寬度還長，在數(shù)據(jù)采集時(shí)，電荷的分布還沒有達(dá)到平衡，這時(shí)就會產(chǎn)生測量誤差。

就上面這個(gè)問題，目前一些生產(chǎn)廠家采用這種方式測試高效電池片或者組件。1通過調(diào)節(jié)輻照度能量(或參數(shù))來校準(zhǔn)Isc;2、通過調(diào)整電壓校準(zhǔn)系數(shù)(或溫度系數(shù)β)來校準(zhǔn)Voc ;3、通過輸入標(biāo)準(zhǔn)板Pmax值，計(jì)算系數(shù)強(qiáng)行對Pmax進(jìn)行對標(biāo)。

北京德雷射科光電科技有限公司采用了上述方式，同一PERC標(biāo)準(zhǔn)片在10ms脈沖下通過修改電流測量系數(shù)、修正電阻系數(shù)使之與中國計(jì)量院(以下簡稱：NIM)數(shù)據(jù)對標(biāo)一致，而后測試其他5片PERC標(biāo)準(zhǔn)片，然后再同樣步驟，采用同一PERC標(biāo)準(zhǔn)片，在60ms脈沖下，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定，然后，測試其他5片PERC標(biāo)準(zhǔn)片。 測試結(jié)果如下：

從上面兩幅圖中可以看出，

1. 電流變化具有線性規(guī)律，Isc偏差不會很大。

2. 若是待測片與標(biāo)準(zhǔn)片在同一效率檔位，Pmax線性度較好。

3. 若是待測片與標(biāo)準(zhǔn)片效率有一定差異，則Pmax偏差呈非線性變化，若待測電池Pmax比標(biāo)準(zhǔn)電池的功率更高，將會被低估，被分到比較低的檔;若待測片Pmax比標(biāo)準(zhǔn)電池的功率低，則被高估，被分到了更高的檔位，這需要引起生產(chǎn)廠家的注意。

4. 在整個(gè)變阻過程中(由Isc-Voc或Voc-Isc)由幾百上千個(gè)I/V數(shù)據(jù)對組成，而高效電池的響應(yīng)時(shí)間若比I-V測試儀的脈沖寬度還長，在測量時(shí)間內(nèi)電荷的分布還遠(yuǎn)沒有達(dá)到平衡，因此，在最佳功率點(diǎn)Ipm*Vpm=Pmax的分布是非線性分布的。

5. 綜上，短脈沖條件下，通過輸入Pmax標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算一個(gè)系數(shù)強(qiáng)行對標(biāo)Pmax是不科學(xué)的，也是容易引起測試偏差的。

二、通過上面的講述，我們可以得出現(xiàn)在的高效電池測試，10ms脈寬的測試系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足測試要求了。各類高效電池的電容特性將決定所需測試脈寬的長短。為什么會這樣呢?協(xié)鑫集成曾向德雷射科咨詢類似的問題。

高效電池是個(gè)廣義概念，且分類廣泛，效率也參差不齊，工藝也千差萬別，同時(shí)，太陽模擬器的設(shè)計(jì)方案也各不相同，很難界定多少脈沖寬度一定可以保證各類高效電池的測試準(zhǔn)確，以下為我司模擬器測試PERC/HIT/N型電池的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，供參考。

1. PERC電池功率(Pmax)隨脈沖寬度的變化

2. HIT電池功率(Pmax)隨脈沖寬度的變化。

3. N型電池功率(Pmax)隨脈沖寬度的變化

以上三種電池，都是高效電池，他們內(nèi)部存在不同程度的電容。正是由于高效電池因電容效應(yīng)存在，在進(jìn)行I-V測試時(shí)一定要關(guān)注正反向掃描的結(jié)果，通常情況下

●Isc-Voc，外電壓從0快速上升至Voc，載流子濃度增加，電荷重新分布相當(dāng)于給電容充電，會消耗部分光生電流，引起外部測量電流減少，電池FF和Pmax測量值偏小，被低估。

●Voc-Isc，外電壓從Voc快速下降至0，載流子濃度減少，電荷的重新分布相當(dāng)于給電容放電，增加光生電流，引起外部測量電流的增大，電池的FF和Pmax測量值偏大，被高估。

1、PERC電池功率Pmax在30ms以下正反向掃描差異較大，10ms時(shí)差值約1.4%

2、HIT電池功率Pmax在170ms以下正反向掃描差異較大，10ms時(shí)差值約8.6%

3、 N型電池功率Pmax在60ms以下正反向掃描差異較大，10ms時(shí)差值約1.0%

三、太陽能電池測試系統(tǒng)，其實(shí)主要是由兩部分組成。A.一部分是太陽模擬器，太陽模擬器峰值輻照度持續(xù)時(shí)間長短，分為瞬態(tài)太陽模擬器及穩(wěn)態(tài)太陽模擬器。我們上述所講脈寬長短就是指瞬態(tài)太陽模擬器，峰值輻照度為1000W/m2。B.另一部分是智能負(fù)載(包括數(shù)據(jù)采集卡)及控制系統(tǒng)。電子負(fù)載的變阻，對電池的Pmax測試準(zhǔn)確與否，這部分起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)于電子負(fù)載山東力諾光伏，通過郵件專門咨詢過德雷射科。目前，市場上常用的太陽電池測試系統(tǒng)電子負(fù)載分為：容性負(fù)載、阻性負(fù)載(離散)、阻性負(fù)載(連續(xù))三大類。

1.容性負(fù)載

2.阻性負(fù)載(離散型變阻)

3.阻性負(fù)載(連續(xù)型變阻)

這三類電子負(fù)載他們的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

北京德雷射科電池測試系統(tǒng)就是采用的智能阻性連續(xù)變阻，從能很好的保障數(shù)據(jù)采集卡捕捉到Pmax，進(jìn)而可以計(jì)算出真實(shí)的FF值。

四、但是，眾多的太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)定標(biāo)時(shí)經(jīng)常遇到標(biāo)準(zhǔn)電池的FF值與實(shí)測值對不上，這也成為了廣大電池生產(chǎn)企業(yè)最為關(guān)心的問題，有的是通過添加修正系數(shù)等因素來解決，也有是通過提高或降低Isc亦或Voc來對標(biāo)Pmax，F(xiàn)F根本就不管，這些方法都是不對的。德雷射科對這個(gè)問題的解決，需要注意5點(diǎn)：

1、 輻照度不均勻性，I-V曲線會出現(xiàn)異常，測試系統(tǒng)很難抓到Pmax。

2、 電子負(fù)載匹配

在前面問題中有過闡述，采用容性負(fù)載或阻性負(fù)載(離散)，若是匹配不好，在I-V掃描過程中點(diǎn)數(shù)過少就很容易錯(cuò)過Pmax，則計(jì)算的FF就會偏低。

3、 脈沖寬度不夠

在短脈寬測試PERC、HIT、N型時(shí)均會出現(xiàn)曲線分離現(xiàn)象，這個(gè)曲線分離就會導(dǎo)致錯(cuò)過最大功率點(diǎn)，不同的掃描方向會表現(xiàn)出被低估或高估的FF結(jié)論。

4、 接觸電阻過大

通常情況下測試探針鍍金(銀)層的磨損、測試銅板的氧化，還有背電極有無吸附等因素都會增加接觸電阻，會導(dǎo)致FF偏低。

5、 非真正4線制取樣.

在高效電池I-V測試過程中，大家都知道必須要用4線制采樣，而在實(shí)際生產(chǎn)過程中有很多情況下非真正意義的4線制，只能算部分四線制，比如電池背電極的電壓單取。

五、目前，市場上有的客戶要求德雷射科電池測試機(jī)需要有階梯光，在南京高效電池會議上，德雷射科也做了簡單的介紹，之后唐山海泰專門致電德雷射科了解此功能，使用場合、及具體作用。

那么什么是階梯光呢?階梯光是指在同一閃光脈沖下，實(shí)現(xiàn)兩組或多組不同輻照度曲線顯示，且同時(shí)滿足IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)AAA要求，并可實(shí)現(xiàn)兩組及多組實(shí)測I-V曲線，這與以往所謂的一次測試通過計(jì)算完成弱光測試是完全兩個(gè)概念。

要實(shí)現(xiàn)階梯光要具有兩個(gè)先決條件：

1、峰值脈沖寬度需要足