光伏元件评估方法、测量系统结构和使用测量系统结构的过程技术方案

提供一种光伏元件(1)评估方法、用于执行可替换光伏元件(1)的电流-电压特性的时间控制测量的测量系统结构(8)和使用测量系统结构(8)的评估过程。所述方法包括：布置在用于至少测量电流-电压特性的电流和/或电压的测量电路中的光伏元件(1)的电流-电压特性的时间控制测量，将光伏元件(1)设置为具有离散照明持续时间的至少一次短光闪烁，并且在该照明持续时间期间执行许多测量步骤。短光闪烁由脉冲发光元件(2)产生。测量步骤包括：逐步改变电流、电压和阻抗负载中的至少一个，以及对与电流、电压和阻抗负载中的其它量中的至少一个相关的至少一个值进行采样。避免了由电容在光伏元件(1)的电流-电压测量中引起的滞后效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏元件评估方法、测量系统结构和使用测量系统结构的过程本专利技术涉及一种用于执行光伏元件的电流-电压特性的时间控制测量的光伏元件评估方法。另外，本专利技术涉及一种用于执行可替换光伏元件的电流-电压特性的时间控制测量的测量系统结构。另外，为了使用所述测量系统结构，提出一种评估过程。通常在用作太阳光发射的模拟器的脉冲发光元件中执行光伏元件的电流-电压特性的分类和具体地，测量。光伏元件的这种类型的测量和分类通常被视为光伏评估的主要部分。即使如此，基于c-Si技术(具体地讲，背面接触或异质结技术)的高效光伏元件的功率测量对于光伏研究团体而言成为挑战达至少二十年。对于这种技术，测试设施已针对相同的样本报告显著不同的标称功率。观测到的偏差主要归因于在测试中使用的光伏元件的内部电容。原因之一在于：内部电容通常处于比典型工业硅太阳能电池的内部电容高的数量级的范围中。该电容通常在变化施加的电压、变化电流和/或变化光强下在光伏元件的响应中引起滞后效应。作为结果，高电容模块的电流-电压测量受到扫描时间和扫描方向效应的影响。能够通过在具有非常长的脉冲时间(>100ms)的太阳模拟器执行测量来给出该问题的解决方案。然而，这可能是非常昂贵的解决方案，该解决方案还可能由于模块加热而引入另外的问题。几个科学家已提出用于在脉冲模拟器和/或闪烁模拟器中准确地评价高电容模块的替代方法。这些方法中的大多数依赖于通过在逐点或多区段基础上分割电流-电压追踪来将扫描时间延长为超过100ms。这种方法是有效的，但非常耗时，因为氙气灯的闪烁之间的下降时间是相当大的。Sinton,R.A.Sinton,21stEUPVSEC,(2006);pp.634-638提出一种能够使在多闪烁测试期间的瞬时误差的影响最小化的方法。通过在变化强度的光脉冲下将特定电压调制应用于电池或模块的端子来实现该结果。电压调制与光脉冲同步以使测试装置内存储的电荷保持不变。利用具有超短脉冲和高重复率的模拟器执行操作；然而，它容易受到超短脉冲多闪烁方法的典型缺点的影响。通过采用对测试样本的重复多次闪烁(经常多达二十次)，前面的方案可准确地评价高效率、高电容晶体光伏元件。通过将不同的子区段连接在一起来重构最终的电流-电压相关性。能够在短光脉冲(大约10ms)或在高重复率-超短光脉冲(大约2ms)模拟器中实现该方法。然而，前者耗时，并且能够引起相当昂贵的氙气灯泡的提前老化。后者容易遭受光均匀性和光谱失配问题。因此，所描述的技术对工业中的模块评价带来严重的约束。待解决的问题在于提供一种用于以标准化形式准确地测量光伏元件(特别地，高效率、高电容光伏元件)的性能(特别地，电流-电压特性)的解决方案，以便允许对于相同样本实现近似等同的结果。利用根据第一实施例的特征的光伏元件评估方法、根据第二实施例的特征的测量系统结构和具有第三实施例的特征的使用这种测量系统结构的评估过程解决该问题。在进一步实施例中以及在下面的描述和附图中指示其它有优势的实现方式、另外的特征和另外的发展。作为特定实施例的部分提供的特定特征可被解构并且与提供的任何其它实施例的其它特征组合。特别地，可通过将一个特征或几个特征与所提供的其它特征进行交换来产生另外的解决方案。描述的实施例是相当示例性的实施例并且不排除其它实施例。提出一种光伏元件评估方法，包括光伏元件的电流-电压特性的时间控制测量。所述光伏元件被布置在用于至少测量所述电流-电压特性的电流和/或电压的测量电路中。所述光伏元件评估方法还包括：-将所述光伏元件设置为具有离散照明持续时间的至少一次短光闪烁，所述短光闪烁由脉冲发光元件产生，并且-在所述照明持续时间期间执行许多测量步骤。这里，每个所述测量步骤包括：-逐步改变所述电流、所述电压和阻抗负载中的至少一个，-对与所述电流、所述电压和所述阻抗负载中的其它量中的至少一个相关的至少一个值进行采样。如上所述的所述光伏元件是能够至少部分地基于光伏效应进行操作的元件。特别地，光伏元件能够被体现为太阳能电池或体现为一个或几个或许多太阳能电池的组件。在后者实施例中，光伏元件经常将会被称为太阳能模块。但术语光伏元件还包括组合任何光伏元件与任何其它元件的其它实施例。如上所述的所述时间控制测量是其间作为至少时间的函数对所述一个或几个或许多测量值进行采样期间的测量。这里，测量值的采样表示至少包括测量一个值的过程。另外，采样可包括将值转发给输出。例如，采样可包括将测量值显示在监视器上和/或将其保存在存储装置中(例如，保存在数据库中)。这里，对至少测量值进行采样可表示执行连续测量或不连续测量。在不连续测量的情况下，这也可包括将要作为仅一对值的点测量执行的测量值的采样。如上提到的所述电流-电压特性是电流和电压之间的关系。通常，所述电流和所述电压中的一个与所述电流和所述电压中的另一个的相关性被指定为电流-电压特性。如上提到的所述测量电路是至少适合测量元件的电气特性(例如，电流-电压特性)的电路。术语电路包括允许电流流动的建立的测量单元和连接的任何布置。优选地，应该包括电气接地。所述离散照明持续时间意味着能够定义照明持续时间，在该照明持续时间内，所述光闪烁显著亮于所述照明持续时间之前和之后。可根据多种选项定义照明持续时间的开始和结束。例如，照明持续时间的所述开始和/或所述结束可被定义为超过定义的亮度阈值的时间。例如，能够预期：通过使用参考亮度测量单元来测量照明持续时间的开始和/或结束。另外，照明持续时间还可包括与照明相关的简单开/关的定义。能够在测量持续时间期间执行所述采样作为与时间连续或准连续相关的值的采样。另外，执行所述采样作为点测量可以是可能的。另外，可与连续和/或准连续和/或点测量组合来执行所述采样可以是可能的。替代优选地在相应的随后逐步改变之前结束采样，可以可能的是，采样将会继续一定时间并且在相应的随后逐步改变之后立即结束。如上所提到的所述脉冲发光元件是能够被用于产生至少两次光闪烁的发光元件，其中每次所述光闪烁具有离散照明持续时间。这里在如下这样的意义上使用术语“脉冲发射元件”：能够交替地发射一定强度的光闪烁，所述一定强度高于紧挨在所述光闪烁之前和之后的强度。优选地，能够产生具有可能宽范围的离散照明持续时间的大量的闪烁。例如，脉冲发光元件能够被体现为包括电子闪光管的单元。这些闪光管能够例如基于气体放电激发。例如，但是通常，这种气体是惰性气体(在许多情况下，氩气、氙气或氪气)。特别地，发光元件能够被体现为太阳模拟器。可按照闪烁模拟器的形式体现太阳模拟器。在另一实施例中，可按照脉冲模拟器的形式体现太阳模拟器。作为典型发光元件，可设想使用惰性气体灯泡，(比如例如，氙气灯泡)。可在照明持续时间期间应用理想不变的所述光闪烁的辐照度和/或光谱。在另一实施例中，能够设想调节所述辐照度和/或所述光谱以使在测量时间期间辐照度和/或光谱的任何变化最小化。在另一实施例中，能够设想调节所述辐照度和/或所述光谱以使在测量步骤的持续时间期间辐照度和/或光谱的任何变化最小化。在另一实施例中，能够设想调节所述辐照度和/或所述光谱以使在照明持续时间期间辐照度和/或光谱的任何变化最小化。预期在所述照明持续时间期间执行许多测量步骤。特别地，这意味着在至少一个照明持续本文档来自技高网...

【技术保护点】
光伏元件评估方法，包括光伏元件(1)的电流‑电压特性的时间控制测量，所述光伏元件(1)被布置在用于至少测量所述电流‑电压特性的电流和/或电压的测量电路中，所述光伏元件评估方法还包括：‑将所述光伏元件(1)设置为具有离散照明持续时间的至少一次短光闪烁，所述短光闪烁由脉冲发光元件(2)产生，并且‑在所述照明持续时间期间执行许多测量步骤，其中每个所述测量步骤包括：　　‑逐步改变所述电流、所述电压和阻抗负载中的至少一个，　　‑对与所述电流、所述电压和所述阻抗负载中的其它量中的至少一个相关的至少一个值进行采样。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.光伏元件评估方法，包括光伏元件(1)的电流-电压特性的时间控制测量，所述光伏元件(1)被布置在用于至少测量所述电流-电压特性的电流和/或电压的测量电路中，所述光伏元件评估方法还包括：-将所述光伏元件(1)设置于具有离散照明持续时间的至少一次短光闪烁，所述短光闪烁由脉冲发光元件(2)产生，并且-在所述照明持续时间期间执行许多测量步骤，其中每个所述测量步骤包括：-逐步改变所述电流、所述电压和阻抗负载中的至少一个，-对与所述电流、所述电压和所述阻抗负载中的其它量中的至少一个相关的至少一个值进行采样，其中在一个测量步骤期间用于增加或减小的所述值的反应时间与用于所述测量步骤的可确定持续时间一样长，或者比所述可确定持续时间长，其中所述可确定持续时间根据将要至少在某种程度上实现的所述至少一个值，即所述电流和/或所述电压，的稳态值的条件被调整，由此，对所述至少一个值，即所述电流和/或电压，的采样在反应时间或在反应时间之后，即在所述电流和/或电压已经达到其稳态之后，被执行。2.如权利要求1所述的方法，所述方法另外包括：-至少在所述可确定持续时间的末尾附近对所述电流和所述电压两者进行采样，-至少在所述电流和所述电压两者的所述采样之后立即开始下一测量步骤，除非达到所述电流和所述电压中的至少一个的预期最大值。3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中执行如下操作：根据被视为电容性元件的模型的所述光伏元件的饱和行为确定所述可确定持续时间。4.如权利要求1至2中任一项所述的方法，所述方法另外包括：通过使用电容充电模型来确定所述可确定持续时间，其中发生如下操作：通过拟合所述电容充电模型来外推所述电流和电压中的至少一个的时间相关改变。5.如权利要求1至2中任一项所述的方法，所述方法另外包括：通过使用当前测量步骤和前一测量步骤之间的、与稳态电流-电压条件对应的、相应的相对电容变化来确定所述可确定持续时间。6.如权利要求1至2中任一项所述的方法，包括：通过使用如下公式或所述公式的修改来确定所述可确定持续时间：，其中T是周期；t(Ii,meas,Vi,meas)是被用作将要在电流和电压中的所述至少一个的改变之后流逝的最小持续时间的值；(Ii,meas,Vi,meas)是针对包括N个点的电流-电压特性的第i数据点的测量的一对电流-电压；C(Ii,SS,Vi,SS)是与稳态电流-电压条件(Ii,SS,Vi,SS)对应的相对电容；以及常数c与由负载调节引入的延迟和经验因子相关。7.如权利要求1至2中任一项所述的方法，所述方法另外包括：通过至少下面的步骤来进行所述可确定持续时间的闭环控制：-确定所述电流和/或所述电压的时间导数，以及-检查所述时间导数与设置点值的匹配。8.如权利要求1至2中任一项所述的方法，所述方法另外包括：迭代地，在另外使用瞬时误差保持可忽略的条件的情况下，通过使用持续时间，所述可确定持续时间与所述电流、所述电压和/或所述阻抗负载的估计的相关性来在异位或在原位调整所述电流、所述电压和所述阻抗负载中的至少一个的所述改变的值。9.如权利要求1至2中任一项所述的方法，在所述测量的至少一部分期间以所述改变的等距离步进值执行所述电流、所述电压和所述阻抗负载中的至少一个的所述改变。10.如权利要求1至2中任一项所述的方法，在一次单个的短闪烁内完全地或部分地执行所述许多测量步骤。11.测量系统结构(8)，用于执行可替...

【专利技术属性】
技术研发人员：C莫诺克劳索斯，D埃蒂恩内，
申请(专利权)人：莱茵技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31