一种具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置，包括太阳光模拟器、电信号测试电路和运算控制器，旋转工件台分别与电信号测试电路、运算控制器相连接，电信号测试电路与运算控制器相连接；所述旋转工件台上设有温度传感器和加热板；其中，运算控制器用于处理电信号测试电路发送来的I‑V特性参数，计算出被测PV组件的功率特性，以及控制旋转工件台的平移和旋转，同时接收温度传感器的温度信号，按照一定规律控制加热板的温度。本发明专利技术采用旋转工件台，能够模拟PV组件在实际工作时的光照条件，从而实现全时地测量PV组件的功率输出特性。本发明专利技术还采用温控装置，准确地表征在实际工作环境下的PV组件的真实功率特性。

Device for measuring power characteristic of PV assembly with rotating workpiece table

The invention discloses a device for rotating the workpiece with Taiwan measuring PV power characteristics of components, including solar simulator, signal test circuit and operation controller, rotating the workpiece and signal test circuit are connected, the operation controller, signal test circuit and the operation controller is connected; the temperature sensor and the heating plate is arranged the rotation of the workpiece table; wherein, the operation controller for I V characteristic parameter test circuit to send electrical signals processing, calculate the power characteristics of the measured PV components, and the translation and rotation of the workpiece rotation control station, temperature signal receiving temperature sensor at the same time, according to certain rules to control the temperature of heating plate. The invention adopts a rotary work table, which can simulate the illumination condition of the PV component in the actual operation, so as to realize the full time measurement of the power output characteristics of the PV component. The invention also adopts a temperature control device to accurately represent the true power characteristic of the PV component in the actual working environment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及PV组件测量仪器，尤其是涉及一种具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置。
技术介绍
作为半导体技术在能源领域的应用，光伏发电是基于半导体材料的光电效应，利用PV(Photovoltage，光伏)组件等光电器件将太阳能转化为电能。由于光伏发电清洁无污染，目前，世界各国都在积极发展以太阳能光伏产业为主的新能源产业。当前，国内光伏产业的发展势头很迅猛，无论是多晶硅太阳能电池，还是薄膜太阳能电池；但是，整个产业的着力点还处于PV组件的设计和制造方面，在测试方面投入较小，目前整个行业对PV组件的功率特性测试装置主要还是传统的PV组件功率特性测试系统。传统的PV组件功率特性测试系统一般包括太阳光模拟器、承载PV组件的工件台、电信号测试电路和控制器。该系统的工作过程为：首先利用基准太阳能电池对太阳光模拟器进行辐照度的修正，然后太阳光模拟器对放置在工件台上的待测PV组件进行垂直照射，与此同时，电信号测试电路采集得到被测PV组件的I-V特性参数，并且将这些I-V特性参数发送至运算控制器，经处理后得到PV组件的功率特性。当前，工件台均为平面一维移动，其上设置有固定PV组件的真空吸附结构和测试PV组件的栅线探针等。上述的测试系统对于测试衬底表面结构大体相同的PV组件是相当有效的。然而，随着光伏产业的蓬勃发展，已经出现了衬底表面结构不同的PV组件，例如，传统的太阳能电池的光伏组件衬底表面结构大体上为针状(见图1)，而目前已制作出呈圆孔或方孔的光伏组件衬底表面结构的太阳能电池(见图2、图3)。如果对不同衬底表面结构的PV组件采用上述方式来测量功率特性，就无法准确地反映出PV组件的真实性能。这是因为衬底的表面结构不同，PV组件在实际环境中使用的光电性能会有很大区别。如图4、图5所示，衬底表面结构为针状的光伏组件在真实太阳光照射下，垂直入射时可得到最大面积的光电转换区，随着时间变化，太阳光转动至与衬底表面呈约45度，光电转换区的面积缩减至最大面积的三分之一，相应的光生载流子变化剧烈，由此使得光伏组件的IV特性参数变化明显；然而，衬底表面结构为圆孔状的光伏组件在真实太阳光照射下，垂直入射时可得到最大面积的光电转换区，当太阳光转动至与衬底表面呈约45度时，光电转换区的面积缩减至最大面积的二分之一，与前者相比，IV特性参数变化缓和不少，可见图6的示意。此外，在户外的PV组件受到环境影响会发生功率特性的变化，例如在环境温度高达64℃(标准测试条件为25℃)下，电池的功率转换效率下降了69％，并且随着光辐射强度的增强，转换效率也呈现明显地下降。因此，采用传统的PV组件功率特性测试系统，并不能准确地反映衬底表面结构不同的光伏组件在实际环境下的IV特性，进而无法如实表征被测PV组件的功率特性。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置，采用该装置，能够准确如实地表征在实际工作环境下的不同衬底表面结构的PV组件的真实功率特性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置，包括太阳光模拟器、电信号测试电路和运算控制器，所述旋转工件台分别与所述电信号测试电路、所述运算控制器相连接，所述电信号测试电路与所述运算控制器相连接；所述旋转工件台上设有温度传感器和加热板；所述旋转工件台包括上层和下层，其中，所述下层沿水平面的前后方向平移，所述上层具有第一运动方式和第二运动方式，其中，所述第一运动方式为围绕水平面的前后方向上的轴线作横滚运动，所述第二运动方式为围绕水平面的左右方向上的轴线作俯仰运动；所述太阳光模拟器用于照射放置在所述旋转工件台上的被测PV组件；所述电信号测试电路用于采集被测PV组件的I-V特性参数，并将所述I-V特性参数进行调理发送至所述运算控制器；所述运算控制器用于处理所述I-V特性参数，计算出被测PV组件的功率特性，以及控制所述旋转工件台的平移和转动，所述运算控制器同时接收来自所述温度传感器的温度信号，并且根据被测PV组件所需的加热规律控制所述加热板的温度。进一步地，本专利技术还具有如下特点：所述太阳光模拟器的辐照面积为156mm×156mm，有效照射面积内的均匀度为±2％，时间不稳性为±1％，光谱匹配度为±25％，所述太阳光模拟器的模拟光源通过选择光谱和强度特性来模拟多种太阳光谱的光源。进一步地，本专利技术还具有如下特点：所述第一运动方式还包括所述旋转工件台的上层按照以时间为自变量的正比例函数围绕水平面的前后方向上的轴线作横滚运动，其中，所述横滚运动包括横滚运动起点和横滚运动终点，所述正比例系数由所述横滚运动起点、所述横滚运动终点和测量时间确定；所述第二运动方式还包括所述旋转工件台的上层按照以时间为自变量的正比例函数围绕水平面的左右方向上的轴线作俯仰运动，其中，所述俯仰运动包括俯仰运动起点和俯仰运动终点，所述正比例系数由所述俯仰运动起点、所述俯仰运动终点和测量时间确定。进一步地，本专利技术还具有如下特点：所述旋转工件台上设置有电压传感器、电流传感器以及向被测PV组件施加电压或电流的探针；所述电压传感器和所述电流传感器的输出分别与所述电信号测试电路连接，所述电信号测试电路通过所述旋转工件台上的探针，向被测PV组件施加电压或电流。进一步地，本专利技术还具有如下特点：所述旋转工件台包括驱动器和控制器，所述控制器控制所述驱动器驱动所述旋转工件台运动，以实现所述旋转工件台平移和转动。进一步地，本专利技术还具有如下特点：所述旋转工件台水平移动速度最大可达1米/秒，定位精度为0.1毫米，横滚角度的范围为－30度到+30度，定位精度为1度，俯仰角度的范围为－30度到+30度，定位精度为1度。进一步地，本专利技术还具有如下特点：所述电信号测试电路调理所述I-V特性参数的调理方式包括幅值调节、频率调节和相位调节。进一步地，本专利技术还具有如下特点：所述运算控制器包括上位机和下位机，所述下位机与上位机的接口为RS232接口、RS485接口或USB接口；所述上位机为PC机，用于接收处理下位机的数据和指令，并且将所述上位机具有的用户界面的数据和指令传递至所述下位机；所述下位机采用微处理器，用于接收处理所述上位机的数据和指令，并且实时地传递采集数据至所述上位机。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：A、由于本专利技术采用双轴旋转工件台替代传统PV组件功率特性测试量系统的一维平面运动工件台，因此能够模拟PV组件在实际工作时的光照条件，从而实现全时地测量PV组件的功率输出特性。B、由于本专利技术设置有温控装置，因此能够准确地表征在实际工作环境下的PV组件的真实功率特性。附图说明图1为传统的衬底表面结构为针状的光伏组件的电子显微镜图像；图2为衬底表面结构为孔状的光伏组件的电子显微镜图像；图3为衬底表面结构为孔状的光伏组件的另一角度下的电子显微镜图像；图4为衬底表面结构为针状的光伏组件在真实光照条件下的模拟示意图；图5为衬底表面结构为孔状的光伏组件在真实光照条件下的模拟示意图；图6为衬底表面结构为孔状的光伏组件和衬底表面结构为针状的光伏组件在真实光照条件下的光电转换率变化示意图；图7为本专利技术提供的具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置的结构原理框图；图8为本专利技术中的旋转工件台的上层围绕水平面的左右本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置，包括太阳光模拟器、工件台、电信号测试电路和运算控制器，其特征在于：所述旋转工件台分别与所述电信号测试电路、所述运算控制器相连接，所述电信号测试电路与所述运算控制器相连接；所述旋转工件台上设有温度传感器和加热板；所述旋转工件台包括上层和下层，其中，所述下层沿水平面的前后方向平移，所述上层具有第一运动方式和第二运动方式，其中，所述第一运动方式为围绕水平面的前后方向上的轴线作横滚运动，所述第二运动方式为围绕水平面的左右方向上的轴线作俯仰运动；所述太阳光模拟器用于照射放置在所述旋转工件台上的被测PV组件；所述电信号测试电路用于采集被测PV组件的I‑V特性参数，并将所述I‑V特性参数进行调理发送至所述运算控制器；所述运算控制器用于处理所述I‑V特性参数，计算出被测PV组件的功率特性，以及控制所述旋转工件台的平移和转动，所述运算控制器同时接收来自所述温度传感器的温度信号，并且根据被测PV组件所需的加热规律控制所述加热板的温度。

【技术特征摘要】
1.一种具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置，包括太阳光模拟器、工件台、电信号测试电路和运算控制器，其特征在于：所述旋转工件台分别与所述电信号测试电路、所述运算控制器相连接，所述电信号测试电路与所述运算控制器相连接；所述旋转工件台上设有温度传感器和加热板；所述旋转工件台包括上层和下层，其中，所述下层沿水平面的前后方向平移，所述上层具有第一运动方式和第二运动方式，其中，所述第一运动方式为围绕水平面的前后方向上的轴线作横滚运动，所述第二运动方式为围绕水平面的左右方向上的轴线作俯仰运动；所述太阳光模拟器用于照射放置在所述旋转工件台上的被测PV组件；所述电信号测试电路用于采集被测PV组件的I-V特性参数，并将所述I-V特性参数进行调理发送至所述运算控制器；所述运算控制器用于处理所述I-V特性参数，计算出被测PV组件的功率特性，以及控制所述旋转工件台的平移和转动，所述运算控制器同时接收来自所述温度传感器的温度信号，并且根据被测PV组件所需的加热规律控制所述加热板的温度。2.如权利要求1所述的具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置，其特征在于：所述太阳光模拟器的辐照面积为156mm×156mm，有效照射面积内的均匀度为±2％，时间不稳性为±1％，光谱匹配度为±25％，所述太阳光模拟器的模拟光源通过选择光谱和强度特性来模拟多种太阳光谱的光源。3.如权利要求1所述的具有旋转工件台的测量PV组件功率特性的装置，其特征在于：所述第一运动方式还包括所述旋转工件台的上层按照以时间为自变量的正比例函数围绕水平面的前后方向上的轴线作横滚运动，其中，所述横滚运动包括预先可设置的横滚运动起点和横滚运动终点，所述正比例函数的正比例系数由所述横滚运动起点、所述横滚运动终点和测量时间确定；所述第二运动方式还包括所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇滔，夏洋，孙小孟，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11