當我們測試高效電池時候，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，需要外電路負載快速變化，在負載變化的過程中，數(shù)據(jù)采集卡大量采集數(shù)據(jù)對(I,V,光強)，通過軟件控制系統(tǒng)計算，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極附近，電池片就相當于并聯(lián)了一個比較大的電容，當測試開始后，由于10ms IV 測試儀每次外電路負載變化時間很短，在微秒量級，數(shù)據(jù)采集卡每次采集數(shù)據(jù)對時(I,V,光強)，由于外電路負載的快速變化，這些多余電荷在電池內(nèi)部還沒有到達動態(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載變化速度變慢，電荷達到動態(tài)平衡后再讓數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集，此時數(shù)據(jù)才是準確的。

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。德雷射科具有極強的研發(fā)能力，為各大生產(chǎn)企業(yè)、研發(fā)機構(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，進行了歸納，總結(jié)。與大家共同討論一下。

一、當前，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，是否可以采用已標定的高效電池的標準數(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)的各個系數(shù)，標定IV測試系統(tǒng)，然后對待測太陽能電池進行測試分類。這種測試方式是否能保證測試數(shù)據(jù)的準確性?可靠嗎?

回答這個問題，需要先了解三個問題：

1.I-V測試系統(tǒng)中我們電池廠家所關(guān)心的參數(shù)中，真正實測的主要參數(shù)只有兩個：I與V， 其他參數(shù)均是測試系統(tǒng)的外電路負載變化過程中測試的I與V數(shù)據(jù)通過計算所得(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后太陽電池中電荷要重新達到平衡分布所需要時間也較長，即時間響應(yīng)較慢;

3.常規(guī)測試儀在10ms左右時間內(nèi)完成掃描整個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，電池時間響應(yīng)較慢，可能響應(yīng)時間比10ms I-V測試儀的脈沖寬度還長，在數(shù)據(jù)采集時，電荷的分布還沒有達到平衡，這時就會產(chǎn)生測量誤差。

就上面這個問題，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Isc;2、通過調(diào)整電壓校準系數(shù)(或溫度系數(shù)β)來校準Voc ;3、通過輸入標準板Pmax值，計算系數(shù)強行對Pmax進行對標。

北京德雷射科光電科技有限公司采用了上述方式，同一PERC標準片在10ms脈沖下通過修改電流測量系數(shù)、修正電阻系數(shù)使之與中國計量院(以下簡稱：NIM)數(shù)據(jù)對標一致，而后測試其他5片PERC標準片，然后再同樣步驟，采用同一PERC標準片，在60ms脈沖下，進行數(shù)據(jù)標定，然后，測試其他5片PERC標準片。 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. 若是待測片與標準片在同一效率檔位，Pmax線性度較好。

3. 若是待測片與標準片效率有一定差異，則Pmax偏差呈非線性變化，若待測電池Pmax比標準電池的功率更高，將會被低估，被分到比較低的檔;若待測片Pmax比標準電池的功率低，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. 在整個變阻過程中(由Isc-Voc或Voc-Isc)由幾百上千個I/V數(shù)據(jù)對組成，而高效電池的響應(yīng)時間若比I-V測試儀的脈沖寬度還長，在測量時間內(nèi)電荷的分布還遠沒有達到平衡，因此，在最佳功率點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標準值，計算一個系數(shù)強行對標Pmax是不科學的，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，太陽模擬器的設(shè)計方案也各不相同，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確，以下為我司模擬器測試PERC/HIT/N型電池的實驗數(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，在進行I-V測試時一定要關(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時差值約1.0%

三、太陽能電池測試系統(tǒng)，其實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.另一部分是智能負載(包括數(shù)據(jù)采集卡)及控制系統(tǒng)。電子負載的變阻，對電池的Pmax測試準確與否，這部分起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)于電子負載山東力諾光伏，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)電子負載分為：容性負載、阻性負載(離散)、阻性負載(連續(xù))三大類。

1.容性負載

2.阻性負載(離散型變阻)

3.阻性負載(連續(xù)型變阻)

這三類電子負載他們的優(yōu)缺點如下：

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，進而可以計算出真實的FF值。

四、但是，眾多的太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)定標時經(jīng)常遇到標準電池的FF值與實測值對不上，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。德雷射科對這個問題的解決，需要注意5點：

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、 電子負載匹配

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

3、 脈沖寬度不夠

在短脈寬測試PERC、HIT、N型時均會出現(xiàn)曲線分離現(xiàn)象，這個曲線分離就會導(dǎo)致錯過最大功率點，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，實現(xiàn)兩組或多組不同輻照度曲線顯示，且同時滿足IEC60904-9標準AAA要求，并可實現(xiàn)兩組及多組實測I-V曲線，這與以往所謂的一次測試通過計算完成弱光測試是完全兩個概念。

要實現(xiàn)階梯光要具有兩個先決條件：

1、峰值脈沖寬度需要足