光伏元件評估方法、測量系統結構和使用測量系統結構的過程技術方案

提供一種光伏元件(1)評估方法、用于執行可替換光伏元件(1)的電流-電壓特性的時間控制測量的測量系統結構(8)和使用測量系統結構(8)的評估過程。所述方法包括：布置在用于至少測量電流-電壓特性的電流和/或電壓的測量電路中的光伏元件(1)的電流-電壓特性的時間控制測量，將光伏元件(1)設置為具有離散照明持續時間的至少一次短光閃爍，并且在該照明持續時間期間執行許多測量步驟。短光閃爍由脈沖發光元件(2)產生。測量步驟包括：逐步改變電流、電壓和阻抗負載中的至少一個，以及對與電流、電壓和阻抗負載中的其它量中的至少一個相關的至少一個值進行采樣。避免了由電容在光伏元件(1)的電流-電壓測量中引起的滯后效應。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】光伏元件評估方法、測量系統結構和使用測量系統結構的過程本專利技術涉及一種用于執行光伏元件的電流-電壓特性的時間控制測量的光伏元件評估方法。另外，本專利技術涉及一種用于執行可替換光伏元件的電流-電壓特性的時間控制測量的測量系統結構。另外，為了使用所述測量系統結構，提出一種評估過程。通常在用作太陽光發射的模擬器的脈沖發光元件中執行光伏元件的電流-電壓特性的分類和具體地，測量。光伏元件的這種類型的測量和分類通常被視為光伏評估的主要部分。即使如此，基于c-Si技術(具體地講，背面接觸或異質結技術)的高效光伏元件的功率測量對于光伏研究團體而言成為挑戰達至少二十年。對于這種技術，測試設施已針對相同的樣本報告顯著不同的標稱功率。觀測到的偏差主要歸因于在測試中使用的光伏元件的內部電容。原因之一在于：內部電容通常處于比典型工業硅太陽能電池的內部電容高的數量級的范圍中。該電容通常在變化施加的電壓、變化電流和/或變化光強下在光伏元件的響應中引起滯后效應。作為結果，高電容模塊的電流-電壓測量受到掃描時間和掃描方向效應的影響。能夠通過在具有非常長的脈沖時間(>100ms)的太陽模擬器執行測量來給出該問題的解決方案。然而，這可能是非常昂貴的解決方案，該解決方案還可能由于模塊加熱而引入另外的問題。幾個科學家已提出用于在脈沖模擬器和/或閃爍模擬器中準確地評價高電容模塊的替代方法。這些方法中的大多數依賴于通過在逐點或多區段基礎上分割電流-電壓追蹤來將掃描時間延長為超過100ms。這種方法是有效的，但非常耗時，因為氙氣燈的閃爍之間的下降時間是相當大的。Sinton,R.A.Sinton,21stEUPVSEC,(2006);pp.634-638提出一種能夠使在多閃爍測試期間的瞬時誤差的影響最小化的方法。通過在變化強度的光脈沖下將特定電壓調制應用于電池或模塊的端子來實現該結果。電壓調制與光脈沖同步以使測試裝置內存儲的電荷保持不變。利用具有超短脈沖和高重復率的模擬器執行操作；然而，它容易受到超短脈沖多閃爍方法的典型缺點的影響。通過采用對測試樣本的重復多次閃爍(經常多達二十次)，前面的方案可準確地評價高效率、高電容晶體光伏元件。通過將不同的子區段連接在一起來重構最終的電流-電壓相關性。能夠在短光脈沖(大約10ms)或在高重復率-超短光脈沖(大約2ms)模擬器中實現該方法。然而，前者耗時，并且能夠引起相當昂貴的氙氣燈泡的提前老化。后者容易遭受光均勻性和光譜失配問題。因此，所描述的技術對工業中的模塊評價帶來嚴重的約束。待解決的問題在于提供一種用于以標準化形式準確地測量光伏元件(特別地，高效率、高電容光伏元件)的性能(特別地，電流-電壓特性)的解決方案，以便允許對于相同樣本實現近似等同的結果。利用根據第一實施例的特征的光伏元件評估方法、根據第二實施例的特征的測量系統結構和具有第三實施例的特征的使用這種測量系統結構的評估過程解決該問題。在進一步實施例中以及在下面的描述和附圖中指示其它有優勢的實現方式、另外的特征和另外的發展。作為特定實施例的部分提供的特定特征可被解構并且與提供的任何其它實施例的其它特征組合。特別地，可通過將一個特征或幾個特征與所提供的其它特征進行交換來產生另外的解決方案。描述的實施例是相當示例性的實施例并且不排除其它實施例。提出一種光伏元件評估方法，包括光伏元件的電流-電壓特性的時間控制測量。所述光伏元件被布置在用于至少測量所述電流-電壓特性的電流和/或電壓的測量電路中。所述光伏元件評估方法還包括：-將所述光伏元件設置為具有離散照明持續時間的至少一次短光閃爍，所述短光閃爍由脈沖發光元件產生，并且-在所述照明持續時間期間執行許多測量步驟。這里，每個所述測量步驟包括：-逐步改變所述電流、所述電壓和阻抗負載中的至少一個，-對與所述電流、所述電壓和所述阻抗負載中的其它量中的至少一個相關的至少一個值進行采樣。如上所述的所述光伏元件是能夠至少部分地基于光伏效應進行操作的元件。特別地，光伏元件能夠被體現為太陽能電池或體現為一個或幾個或許多太陽能電池的組件。在后者實施例中，光伏元件經常將會被稱為太陽能模塊。但術語光伏元件還包括組合任何光伏元件與任何其它元件的其它實施例。如上所述的所述時間控制測量是其間作為至少時間的函數對所述一個或幾個或許多測量值進行采樣期間的測量。這里，測量值的采樣表示至少包括測量一個值的過程。另外，采樣可包括將值轉發給輸出。例如，采樣可包括將測量值顯示在監視器上和/或將其保存在存儲裝置中(例如，保存在數據庫中)。這里，對至少測量值進行采樣可表示執行連續測量或不連續測量。在不連續測量的情況下，這也可包括將要作為僅一對值的點測量執行的測量值的采樣。如上提到的所述電流-電壓特性是電流和電壓之間的關系。通常，所述電流和所述電壓中的一個與所述電流和所述電壓中的另一個的相關性被指定為電流-電壓特性。如上提到的所述測量電路是至少適合測量元件的電氣特性(例如，電流-電壓特性)的電路。術語電路包括允許電流流動的建立的測量單元和連接的任何布置。優選地，應該包括電氣接地。所述離散照明持續時間意味著能夠定義照明持續時間，在該照明持續時間內，所述光閃爍顯著亮于所述照明持續時間之前和之后。可根據多種選項定義照明持續時間的開始和結束。例如，照明持續時間的所述開始和/或所述結束可被定義為超過定義的亮度閾值的時間。例如，能夠預期：通過使用參考亮度測量單元來測量照明持續時間的開始和/或結束。另外，照明持續時間還可包括與照明相關的簡單開/關的定義。能夠在測量持續時間期間執行所述采樣作為與時間連續或準連續相關的值的采樣。另外，執行所述采樣作為點測量可以是可能的。另外，可與連續和/或準連續和/或點測量組合來執行所述采樣可以是可能的。替代優選地在相應的隨后逐步改變之前結束采樣，可以可能的是，采樣將會繼續一定時間并且在相應的隨后逐步改變之后立即結束。如上所提到的所述脈沖發光元件是能夠被用于產生至少兩次光閃爍的發光元件，其中每次所述光閃爍具有離散照明持續時間。這里在如下這樣的意義上使用術語“脈沖發射元件”：能夠交替地發射一定強度的光閃爍，所述一定強度高于緊挨在所述光閃爍之前和之后的強度。優選地，能夠產生具有可能寬范圍的離散照明持續時間的大量的閃爍。例如，脈沖發光元件能夠被體現為包括電子閃光管的單元。這些閃光管能夠例如基于氣體放電激發。例如，但是通常，這種氣體是惰性氣體(在許多情況下，氬氣、氙氣或氪氣)。特別地，發光元件能夠被體現為太陽模擬器。可按照閃爍模擬器的形式體現太陽模擬器。在另一實施例中，可按照脈沖模擬器的形式體現太陽模擬器。作為典型發光元件，可設想使用惰性氣體燈泡，(比如例如，氙氣燈泡)。可在照明持續時間期間應用理想不變的所述光閃爍的輻照度和/或光譜。在另一實施例中，能夠設想調節所述輻照度和/或所述光譜以使在測量時間期間輻照度和/或光譜的任何變化最小化。在另一實施例中，能夠設想調節所述輻照度和/或所述光譜以使在測量步驟的持續時間期間輻照度和/或光譜的任何變化最小化。在另一實施例中，能夠設想調節所述輻照度和/或所述光譜以使在照明持續時間期間輻照度和/或光譜的任何變化最小化。預期在所述照明持續時間期間執行許多測量步驟。特別地，這意味著在至少一個照明持續本文檔來自技高網...

【技術保護點】
光伏元件評估方法，包括光伏元件(1)的電流?電壓特性的時間控制測量，所述光伏元件(1)被布置在用于至少測量所述電流?電壓特性的電流和/或電壓的測量電路中，所述光伏元件評估方法還包括：?將所述光伏元件(1)設置為具有離散照明持續時間的至少一次短光閃爍，所述短光閃爍由脈沖發光元件(2)產生，并且?在所述照明持續時間期間執行許多測量步驟，其中每個所述測量步驟包括：　　?逐步改變所述電流、所述電壓和阻抗負載中的至少一個，　　?對與所述電流、所述電壓和所述阻抗負載中的其它量中的至少一個相關的至少一個值進行采樣。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.光伏元件評估方法，包括光伏元件(1)的電流-電壓特性的時間控制測量，所述光伏元件(1)被布置在用于至少測量所述電流-電壓特性的電流和/或電壓的測量電路中，所述光伏元件評估方法還包括：-將所述光伏元件(1)設置于具有離散照明持續時間的至少一次短光閃爍，所述短光閃爍由脈沖發光元件(2)產生，并且-在所述照明持續時間期間執行許多測量步驟，其中每個所述測量步驟包括：-逐步改變所述電流、所述電壓和阻抗負載中的至少一個，-對與所述電流、所述電壓和所述阻抗負載中的其它量中的至少一個相關的至少一個值進行采樣，其中在一個測量步驟期間用于增加或減小的所述值的反應時間與用于所述測量步驟的可確定持續時間一樣長，或者比所述可確定持續時間長，其中所述可確定持續時間根據將要至少在某種程度上實現的所述至少一個值，即所述電流和/或所述電壓，的穩態值的條件被調整，由此，對所述至少一個值，即所述電流和/或電壓，的采樣在反應時間或在反應時間之后，即在所述電流和/或電壓已經達到其穩態之后，被執行。2.如權利要求1所述的方法，所述方法另外包括：-至少在所述可確定持續時間的末尾附近對所述電流和所述電壓兩者進行采樣，-至少在所述電流和所述電壓兩者的所述采樣之后立即開始下一測量步驟，除非達到所述電流和所述電壓中的至少一個的預期最大值。3.如權利要求1至2中任一項所述的方法，其中執行如下操作：根據被視為電容性元件的模型的所述光伏元件的飽和行為確定所述可確定持續時間。4.如權利要求1至2中任一項所述的方法，所述方法另外包括：通過使用電容充電模型來確定所述可確定持續時間，其中發生如下操作：通過擬合所述電容充電模型來外推所述電流和電壓中的至少一個的時間相關改變。5.如權利要求1至2中任一項所述的方法，所述方法另外包括：通過使用當前測量步驟和前一測量步驟之間的、與穩態電流-電壓條件對應的、相應的相對電容變化來確定所述可確定持續時間。6.如權利要求1至2中任一項所述的方法，包括：通過使用如下公式或所述公式的修改來確定所述可確定持續時間：，其中T是周期；t(Ii,meas,Vi,meas)是被用作將要在電流和電壓中的所述至少一個的改變之后流逝的最小持續時間的值；(Ii,meas,Vi,meas)是針對包括N個點的電流-電壓特性的第i數據點的測量的一對電流-電壓；C(Ii,SS,Vi,SS)是與穩態電流-電壓條件(Ii,SS,Vi,SS)對應的相對電容；以及常數c與由負載調節引入的延遲和經驗因子相關。7.如權利要求1至2中任一項所述的方法，所述方法另外包括：通過至少下面的步驟來進行所述可確定持續時間的閉環控制：-確定所述電流和/或所述電壓的時間導數，以及-檢查所述時間導數與設置點值的匹配。8.如權利要求1至2中任一項所述的方法，所述方法另外包括：迭代地，在另外使用瞬時誤差保持可忽略的條件的情況下，通過使用持續時間，所述可確定持續時間與所述電流、所述電壓和/或所述阻抗負載的估計的相關性來在異位或在原位調整所述電流、所述電壓和所述阻抗負載中的至少一個的所述改變的值。9.如權利要求1至2中任一項所述的方法，在所述測量的至少一部分期間以所述改變的等距離步進值執行所述電流、所述電壓和所述阻抗負載中的至少一個的所述改變。10.如權利要求1至2中任一項所述的方法，在一次單個的短閃爍內完全地或部分地執行所述許多測量步驟。11.測量系統結構(8)，用于執行可替...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C莫諾克勞索斯，D埃蒂恩內，
申請(專利權)人：萊茵技術上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31