- 使用标准测试仪器测量太阳能电池的功率输出

　　大功率测试的负载

　　对于大功率应用，您可以使用标准电子负载进行太阳能电池测试。由于习惯了使用成套系统或 4 象限电源，许多工程师在进行太阳能电池测试时不会想到电子负载。鉴于太阳能电池可以产生能量，在使用 4 象限电源对其进行测试时，电源的实际工作模式如下：太阳能电池对电源的端点施加了一个正电压。同时，电流从太阳能电池流向 4 象限电源的端点，意味着 4 象限电源观察到的是负电流（相对其端点）。此时也可以说是 4 象限电源在吸收电流。在电学上，对端点施加正电压，且电流流向自身（即吸收电流）的电源称为电子负载。因此，对大部分太阳能电池测试来说，如果有光线照在太阳能电池上，且电池正在产生电力，4 象限电源即作为电子负载使用。使用电子负载的优势在于它可以适应所有的电流和功率：使用 50W 或更高（可达数千 W 和数百 A）的电子负载，我们可以跳出 4 象限电源仅能提供 3A、20 W 电能的限制。

　　电子负载可在恒压（或 CV）模式下工作。恒压模式下，负载将调整流经自身的电流，以调节其端点的电压，使其保持在一个恒定值。因此，恒压模式可用于创建电压扫描：使用负载控制太阳能电池输出的电压，然后测量生成的电流（如图 2 所示）。部分负载（例如 Agilent N3300 系列）可以快速执行 CV 定位点列表以扫描恒压模式的输出电压，从而快速绘制 I-V 曲线。与此同时，负载可以将从太阳能电池流向负载的电流波形转换成数字波形（与捕获示波器迹线类似）。通过绘制扫描控制的 CV 电压和数字转换的实际电流图像，您可以创建 I-V 曲线。由于这一切可以作为快速扫描在短时间内完成，整个测试可在大约一秒钟的时间内实现，即在电池受热和温度因密集光源照射出现变化前完成。

 

　　图 2：使用 CV 模式下的电子负载测量 I-V 曲线

      图中文字中英对照：

Amps Vsc End V = Vshort Set lower V, Meas I Max Power Point when V*I = max is used to determine efficiency Start V = Voc Voc Volts Process: Set electronic load to CV Set electronic load V = Voc Measure I Decrement CV setting Measure I at each step of the loop Stop when CV setting = Vsc Plot I-V curve Use V, I pairs to determine max Power

A Vsc 结束 V = Vshort 设定低电压，测量电流 最大功率点（V*I 值最大时）用于确定效率 起始电压 ＝ Voc Voc V 步骤： 设定电子负载为 CV 设定电子负载 V＝ Voc 测量电流 逐步下调 CV 设置 在循环的每个步骤测量电流 在 CV 设定＝ Vsc 时停止 绘制 I-V 曲线图 使用 V 和 I 乘积确定最大功率

　　许多电子负载具有工作电压下限，因为大部分电子负载以 FET 为基础设计。要正确地传导电流，FET 需要一个流经 FET 的最小电压，意味着负载的 + 和 – 输入端点间有一个最小工作电压。通常，电子负载的最小输入电压为 2 到 3 W。为电子负载串联一个直流电源可以消除这个限制。参见图 3，用于为电子负载提供补偿电压的直流电源称为补偿电源。通常，补偿电源设为 3 V，以确保满足电子负载的最小电压需求。直流电源的电压不会对太阳能电池产生影响。直流电源是一个浮置器件，最多会将太阳能电池偏置 3 V。

 

　　图 3：配置用于太阳能电池测试的电子负载和补偿电源

      图中文字中英对照：

Solar Cell Offset Supply Set to 3V Current flow Electronic Load Always has ≥ 3V on inputs

太阳能电池 补偿电源 设为 3V 电流 电子负载 输入端始终保持 ≥ 3V 电压

　　结论和更多信息

　　全球对清洁、可再生能源的迫切需求正推动着太阳能电池技术高速发展。随着太阳能电池尺寸的增加和效率的提升，电池测试可能会遇到更大的电流和功率，因此市场需要更灵活的测试设备。此时，成套解决方案可能无法满足需求，工程师可以使用现有的电子负载来测试太阳能电池。如果配置和应用适当，电子负载可用于对太阳能电池或太阳能电池模块输出进行所有与功率相关的测量。目前市场上的电子负载可提供广泛的电压、电流、功率和测量精度。负载、数字万用表和数据采集设备相结合，可以在成套系统灵活度不够的情况下满足您的测量需求。