光伏組件溫度系數(shù)測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái)

張 俊 李松麗 / 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

0 引言

當(dāng)太陽能光伏組件的溫度較高時(shí)，其工作效率會(huì)隨之下降。隨著光伏組件電池溫度的升高，開路電壓會(huì)減小，大約每升高1 ℃，光伏組件電池的電壓就會(huì)減小約2 mV。而光電流隨著溫度的升高略有上升，大約每升高1 ℃，電池的光電流就會(huì)增加大約0.1%?？偟膩碚f，溫度每升高1 ℃，則功率會(huì)減少大約0.35%。這就是溫度系數(shù)的基本概念，不同的光伏組件電池，溫度系數(shù)也是不一樣的。所以溫度系數(shù)是光伏組件電池性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一。溫度系數(shù)包括電流溫度系數(shù)、電壓溫度系數(shù)和峰值功率溫度系數(shù)。本文描述的檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，通過穩(wěn)態(tài)太陽模擬器和脈沖模擬器的相互比對(duì)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出兩種新的測(cè)試方法，提高了傳統(tǒng)方法的測(cè)試效率。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括2套試驗(yàn)設(shè)備。一套是AAA級(jí)的瑞士MEYER BURGER的PASON脈沖模擬器，另一套是BBA級(jí)的臺(tái)灣地區(qū)ALLREAL穩(wěn)態(tài)模擬器。前者包括了一間含太陽光脈沖的暗室，一套電源柜，一套電子負(fù)載和一套裝有專業(yè)測(cè)試軟件的計(jì)算機(jī)及其他附件。后者包含了一套控制電源，一套控制機(jī)柜，一套穩(wěn)態(tài)燈源架，一個(gè)組件測(cè)試架和一套裝有專業(yè)測(cè)試軟件的計(jì)算機(jī)及其他附件組成的暗室，見圖1。

與之配合的是一套ESPEC的環(huán)境箱和EKO的MP160 IV測(cè)試儀，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以同時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)IEC 61215：2005的10.4：溫度系數(shù)測(cè)試試驗(yàn)、10.9：熱斑耐久試驗(yàn)、10.2：最大功率確定試驗(yàn)、10.6：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件和標(biāo)稱工作溫度下的性能試驗(yàn)、10.7：低輻照度下的性能試驗(yàn)。功能強(qiáng)大，用途廣泛。

圖1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 脈沖模擬器

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備包括環(huán)境箱和脈沖模擬器。試驗(yàn)開始，先確定此次試驗(yàn)用的光伏組件在室溫及要求的輻照度下的短路電流，確定輻照度設(shè)定在測(cè)試光伏組件產(chǎn)生的短路電流上，使整個(gè)試驗(yàn)期間標(biāo)準(zhǔn)光伏電池的輻照度維持在該水平。接著把待測(cè)光伏組件放入環(huán)境箱均勻加熱，直到組件至85 ℃左右，利用脈沖模擬器在光強(qiáng)1 000 W/m2下進(jìn)行測(cè)試，在60 ～ 25 ℃的范圍內(nèi)，冷卻組件以大約5 ℃的步長(zhǎng)改變組件的溫度，一旦組件達(dá)到需要的溫度，就測(cè)試ISC，Voc和MPP峰值功率。重復(fù)測(cè)量ISC，Voc和MPP峰值功率的值如表1。

2.2 穩(wěn)態(tài)模擬器

另一套試驗(yàn)平臺(tái)則包括穩(wěn)態(tài)模擬器和MP160 IV測(cè)試儀。試驗(yàn)開始，先確定此次試驗(yàn)用的光伏組件在室溫及要求的輻照度下的短路電流，輻照度設(shè)定在測(cè)試光伏組件產(chǎn)生的短路電流上，使標(biāo)準(zhǔn)光伏電池在整個(gè)試驗(yàn)期間的輻照度維持該水平。接著把待測(cè)光伏組件放置于穩(wěn)態(tài)模擬器上，對(duì)光伏組件均勻加熱升溫，一旦光伏組件達(dá)到所需要的溫度，就利用MP160 IV測(cè)試儀測(cè)試ISC，Voc和MPP峰值功率。在至少30 ℃的溫度范圍，以大約5 ℃的步長(zhǎng)改變組件的溫度，重復(fù)測(cè)量ISC、Voc和MPP峰值功率的值，如表2。

表1 脈沖模擬器的測(cè)試數(shù)據(jù)

最后計(jì)算溫度系數(shù)，通過繪制ISC、Voc和MPP峰值功率與溫度的函數(shù)圖，繪制最小二乘法擬合曲線，然后從最小二乘法擬合的電流、電壓和峰值功率的直線斜率計(jì)算短路電流的溫度系數(shù)、開路電壓的溫度系數(shù)和最大功率的溫度系數(shù)。

3 結(jié)語

溫度系數(shù)包括電流溫度系數(shù)、電壓溫度系數(shù)和峰值功率溫度系數(shù)。不同的光伏組件電池，溫度系數(shù)也是不一樣的，溫度系數(shù)是光伏組件電池性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一。本文描述的檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，包含了兩套試驗(yàn)設(shè)備，通過穩(wěn)態(tài)太陽模擬器和脈沖模擬器的相互比對(duì)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出兩種新的測(cè)試方法，經(jīng)過試驗(yàn)比較，兩套試驗(yàn)設(shè)備各具特色，大大提高了試驗(yàn)的工作效率，明顯地縮短了試驗(yàn)的工作周期，并且可以另外進(jìn)行其他多項(xiàng)性能測(cè)試，形成一個(gè)新的多功能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

表2 穩(wěn)態(tài)模擬器的測(cè)試數(shù)據(jù)