用于測量太陽能電池的方法及設備的制造方法
【專利說明】用于測量太陽能電池的方法及設備
[0001 ] 本發明涉及一種測量太陽能電池的方法，其中向太陽能電池施加電壓或電流，并測量由此分別所產生的電流和電壓，且其中在施加所述電壓或所述電流之前和在測量分別所產生的電流和所產生的電壓期間或之后，測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的相對分布。本發明還涉及對應的設備，其包括電壓源或電流源、各自的電流測量設備和電壓測量設備及用于測量整個太陽能電池表面面積所發射的輻射的相對分布的輻射測量設備。
[0002]這類方法及設備通常為人所知。它們用于檢測熱點。熱點是太陽能電池上由于局部短路(其轉化為熱量，結果導致太陽能電池過熱)而有過量電流流動的區域。在已知的方法中，首先使用紅外線相機測量太陽能電池表面面積發射的輻射的分布。然后，照射太陽能電池，或向太陽能電池施加電壓或電流，此舉允許太陽能電池局部發熱。測量流過太陽能電池的電流或電壓，并分別依據照射和/或所施加電壓和電流作記錄，亦即測量太陽能電池的所謂的特性曲線。隨后，測量太陽能電池表面面積發射的輻射的分布(由所述特性曲線造成)，并從兩種測量分布得到差異分布。從差異分布可計算出太陽能電池的某些性質，如最大輻射強度或最大輻射強度的表面面積。
[0003]這些眾所周知的方法的缺點在于，要測量所述特性曲線而引入太陽能電池中的能量因太陽能電池不同而異，因為不同的太陽能電池在不同外加電壓或電流下的發熱程度有所不同。在分類時，輻射強度高于極限值的太陽能電池是不合格的。然而，當向太陽能電池施加某一電壓時，未考慮引入被遮蔽太陽能電池中的能量的量。
[0004]本發明的一個目標是提供一種能夠改進太陽能電池的分類的用于測量太陽能電池的方法及設備。
[0005]所述目標通過根據權利要求1的方法來實現。在所述的測量太陽能電池的方法中，其中向太陽能電池施加電壓或電流，并測量由此分別所產生的電流和電壓，且其中在施加所述電壓或所述電流之前，和在測量分別所產生的電流和所產生的電壓期間或之后測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的相對分布，規定，所述電壓或所述電流是作為至少一個具有可提前確定的恒定值的脈沖施加可提前確定的時間段，從分別所產生的電流和所產生的電壓計算出能量值，在施加所述脈沖或各脈沖之前測量整個太陽能電池表面面積發射的福射的第一相對分布和在施加所述脈沖或各脈沖期間或之后測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的第二相對分布，從所述第一和第二相對分布生成差異分布并換算成(scaled)所述計算能量值。
[0006]本發明的一大優勢在于，可根據預定量的引入能量來判斷太陽能電池。借此，它們變得比在測量特性曲線之際確定對應參數時更加具有比較性。因此，當使用具有可提前確定的恒定值的電壓或電流進行測量時，在測量特性曲線之際具有實質上不同能量輸入的不同太陽能電池可具有相同或至少類似的能量輸入量。在相反的情形下，當使用具有恒定值的電壓或電池測量時，在測量特性曲線之際具有相同或類似能量輸入的不同太陽能電池還可具有實質上不同的能量輸入量。在兩種情形下，用本發明方法測量的太陽能電池的分類方式將不同于那些根據現有技術方法測量的太陽能電池。由于本發明更逼真地模擬輸入太陽能電池的能量，所以只有在真實操作條件下實際上達到臨界值的太陽能電池才會被拒用。因此避免不必要的浪費，同時安全地鑒別出不適合的太陽能電池。
[0007]有利的是，電壓或電流是作為恰好一個具有可提前確定的恒定值的脈沖施加到太陽能電池達提前確定的時間段。因此，測量太陽能電池所費的時間特別少。
[0008]優選地，確定整個太陽能電池的最大能量、方差、標準偏差、表面面積或高于所述最大能量的數值、局部最大值的姿態、位置、半寬度和/或梯度，并從經換算的差異分布計算出每單位表面面積的能量。所有的數值均可與太陽能電池或太陽能模塊的整個表面面積或與所定義子面積存在聯系。基于這些數據基礎上，可鑒別出熱點并加以評估。
[0009]有利的是，太陽能電池或包括太陽能電池的太陽能電池模塊的所得最大工作溫度可考慮到局部最大值的量值而確定，局部最大值對應于存儲在太陽能電池中的能量最大量。從最大工作溫度可得出關于太陽能電池模塊中太陽能電池的性質或其用于包在某些材料中的適用性的結論。
[0010]在優選的實施例中，建立一方面測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的第一和第二分布與另一方面施加電壓或電流并測量分別所產生的電壓與所產生的電壓間的時間關聯。優選地，所述第二相對分布是在施加電流或電壓脈沖后的恒定時間段內測量。因此，可避免在不同時間點下測量各待測量的太陽能電池，以便直接比較測量結果，并借此使太陽能電池相互之間得到更可靠的結果。
[0011]任選地，整個太陽能電池表面面積發射的福射的第一和第二相對分布是在1ms到30ms間的可提前確定的時間段期間測量。此可實現調整測量質量。
[0012]有利的是，在測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的第一和第二相對分布及施加脈沖期間照射太陽能電池。以此方式，可在更實際條件(亦即模擬在陽光下使用太陽能電池的條件)下測量太陽能電池。
[0013]在另一個有利的實施例中，在測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的第一和第二相對分布及施加脈沖期間部分遮蔽經照射的太陽能電池。此允許在甚至更實際條件(其中其可經(例如)物體(如樹葉)、灰塵或類似物遮蔽)下使用待模擬的太陽能電池。
[0014]所述目標另外通過根據權利要求8的設備來實現。就用于測量太陽能電池的設備來說，其包括電壓源或電流源、各自的電流測量設備和電壓測量設備和用于測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的相對分布的輻射測量設備，規定，所述設備包括用于產生并向太陽能電池施加至少一個電壓或電流脈沖的脈沖發生器(其中所述脈沖或各脈沖具有可提前確定的恒定值和可提前確定的時間段)、用于從所述脈沖或各脈沖所產生的電流或電壓(分別用電流測量設備和電壓測量設備測量)計算能量值的第一評估單元、用于從整個太陽能電池表面面積發射的輻射的相對分布(各自在施加脈沖之前、期間或之后測量)生成差異分布的第二評估單元、和用于將所述差異分布換算成所述計算能量值的第三評估單元。
[0015]優選地，所述輻射測量設備為微測熱輻射計或熱成像相機。特定來說，微測熱輻射計可檢測紅外輻射。微測熱輻射計可于室溫在不進行繁瑣冷卻的情況下操作。熱成像相機還可在整個表面上高精度地檢測并繪制紅外輻射。然而，它們很昂貴。
[0016]在優選的實施例中，提供計算構件，以從所述經換算的差異分布的局部最大值的姿態、位置、半寬度和/或梯度計算每單位面積的能量，且/或用于確定太陽能電池或包括太陽能電池的太陽能電池模塊的所得最大工作溫度。所述一個或各計算構件因此得出關于太陽能電池的質量的有用數據，并由此對它們進行分類。如果提供一個以上計算構件，則它們可作為獨立裝置或一個集成裝置存在。
[0017]有利的是，所述設備包括用于根據局部最大值的所述姿態、所述位置、所述半寬度和/或所述梯度和/或每單位面積的能量和/或太陽能電池或包括太陽能電池的太陽能電池模塊的所得最大工作溫度分類太陽能電池的分類單元。所述或各分類單元有利于將太陽能電池與太陽能電池陣列聯系在一起。如果根據所得最大工作溫度進行分類，則可特別容易分類出不適用于太陽能電池模塊的太陽能電池。如果使用一個以上分類單元，則可將它們集成在一個裝置中，或可使用單獨的裝置。
[0018]特別優選地，所述設備包括用于使脈沖發生器和電流測量設備或電壓測量設備與輻射測量設備呈時間相關性的閉環控制設備。此甚至使得不同太陽能電池的測量具有可比較性。
[0019]有利的是，提供用于在測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的第一和第二相對分布和施加脈沖期間照射太陽能電池的照射構件。所述照射構件允許模擬以后使用太陽能電池的更實際條件。
[0020]更有利的是，提供用于在測量整個太陽能電池表面面積發射的輻射的第一和第二相對分布和施加脈沖期間至少部分遮蔽太陽能電池的照射的遮光設備。所述遮光設備允許仿真遮蔽太陽能電池(如發生在實際操作期間的葉子、灰塵或類似物遮蔽)，以便可為測量太陽能設備創造甚至更實際的操作條件。
[0021]本發明將參考一個優選的示范性實施例作更詳細地闡釋，其中:
[0022]圖1展示根據本發明第一實施例的設備；
[0023]圖2展示根據本發明第二實施例的設備；
[0024]圖3展示輸入太陽能電池中的預定量能量的實例；
[0025]圖4展示整個太陽能電池表面