太阳能⾏业的爆炸式增⻓加剧了对太阳能电池和模块测试与测量解决⽅案的需求。

　　如今，太阳能电池和模块测试与测量解决⽅案主要有两种形式：完整的预制解决⽅案和必须组装的测试系统构建。如果您选择完整预制式解决⽅案，则可以快速启动和运⾏测试系统。然⽽，在⼀个技术快速发展的⾏业中，这种好处伴随着⾼昂的价格和极快过时的⻛险。

　　使⽤组件来创建测试系统成本更低，并且可以让您根据测试要求的变化更改测试系统。例如，如果您的测试要求发⽣变化，需要更⾼的精度或更⼤的电流范围，则只需更换测试系统的⼀个块，⽽不是整个系统。此外，

　　如果您的⽬标是标准化和设备重⽤，您可以在各种测试系统平台上重复使⽤测试系统的各种组件。

　　今天主要讨论在不影响性能的情况下降低测试成本并提⾼测试灵活性，帮助您选择**解决⽅案来应对太阳能电池和模块测试挑战。搭建一个基础的测试系统，一般会用到各种电源、测量和开关仪器。

　　太阳能电池阵列测试一览

　　太阳能电池和模块电⽓测试基础知识

　　太阳能电池测试是研究、质量保证和⽣产所必需的。尽管测量精度、速度和参数的

　　重要性在不同行业的要求可能不同，但在任何测试环境中通常都会测量⼀些关键参数：

　　‒开路电压（Voc）

　　电流为零时的电池电压

　　‒短路电流（Isc）

　　负载电阻为零时流出电池的电流

　　‒电池的最⼤功率输出（Pmax）

　　电池产⽣最⼤功率时的电压和电流点。IV曲线上的Pmax点通常称为最

　　⼤功率点(MPP)。

　　‒最⼤功率电压(Vmax)

　　Pmax时的电池电压⽔平

　　‒Pmax时的电流(Imax)

　　Pmax时的电池电流⽔平

　　‒装置的转换效率（η）

　　当太阳能电池连接到电路时，转换（从吸收的光能到电能）并收集的功率百分⽐。该术语使⽤最⼤功率点Pmax除以标准测试条件(STC)下的输⼊光辐照度（E，单位为W/m²）和太阳能电池的表⾯积（Ac，单位为m²）的⽐率来计算。

　　太阳能电池开路电压(Voc)通常在3伏⾄0.6伏之间，⽽电池短路电流(Isc)通常低于8 A。

　　太阳能模块通常定义为以封装形式连接在⼀起的多个电池。太阳能模块的电压和电流范围各不相同，但发电能⼒通常在50⾄300 W之间。许多⽤于测量电池的相同参数也⽤于模块，例如Voc、Isc、Pmax和IV曲线。

　　测试太阳能电池使⽤⼆象限电源

　　在此背景下，双象限电源是指既可以吸收电流⼜可以输出电流或具有正负电流功能的仪器。这种仪器结合了电⼦负载和直流电源的特性。在本节中，我们将双象限设备简称为“直流电源”。我们将使⽤负电流来指代⽤作负载或吸收电流的直流电源，使⽤正电流来指代输出电流的直流电源。为了捕获电池的Pmax、Voc、Isc和IV特性，直流电源可以以恒定电压(CV)模式使⽤，并且可以通过直流电源测量产⽣的负电流或正电流。当然，这种仪器必须具有⾼测量精度，并且能够快速准确地步进电压以实现⾼吞吐量和准确的IV曲线。由于太阳能电池测试通常需要⻓电缆运⾏或在直流电源和太阳能电池之间切换，因此需要具有外部感测功能的直流电源。为了防⽌测试设置中的振荡，外部感测必须具有⾼稳定性。不必要的振荡会导致准确性问题并降低吞吐量。

　　测试太阳能电池使⽤⼆象限电源供应

　　这些直流电源系列⾮常适合太阳能电池测试的特点：

　　‒能够吸收和提供电流

　　‒毫安及以下范围的电流测量能⼒

　　‒10 V范围或以下电压编程精度⼩于10 mV

　　‒外部感测能⼒，具有⾼感测引线阻抗

　　‒⾼输出稳定性，防⽌测试设置中出现振荡

　　‒温度系数规格使得在温度可能超出正常室温的各种测试环境中，计算精度变得简

　　单且确定

　　‒661xC系列为2U⾼，半机架尺⼨，663xB系列为全机架尺⼨

　　‒设备可轻松并联或串联，以增加电流和电压能⼒

　　‒快速命令处理时间，满⾜⾼吞吐量需求

　　Keysight 661xC和663xB直流电源系列提供⾼测量

　　精度⾼、响应速度快、输出稳定性⾼，价格低廉。对于需要四象限测量的太阳能电池测试，Keysight直流电源可以轻松配置，切换开销很⼩，可像四象限设备⼀样使⽤。

　　测试太阳能电池和模块电⼦负载

　　太阳能电池组件通常由多个电池组成以电⽓⽅式连接到封装形式。太阳能模块的电压和电流范围多种多样，但发电能⼒通常在50到300 W之间。许多⽤于测量电池的相同参数也⽤于模块，例如Voc、Isc、Pmax和IV曲线。

　　电⼦负载是太阳能电池组件测试的绝佳解决⽅案，因为它们具有⼴泛的功率范围和吸收⼤量电流的能⼒。电⼦负载通常有三种操作模式：恒定电流(CC)、恒定电压(CV)和恒定电阻(CR)。

　　CV模式是IV曲线跟踪的⾸选操作模式，因为它允许您逐步调整电压并测量被测模块的电流输出。为了确保完整的IV曲线跟踪能⼒，电⼦负载需要能够下降到0 V以捕获Isc和上升到Voc。

　　对于在室外或环境温度变化很⼤的其他地⽅进⾏测试，提供温度系数规格的电⼦负载⾮常理想。环境温度的变化将改变负载内置测量的测量规格，从⽽导致测量不确定度增加。温度系数规格允许您补偿温度变化很⼤的环境。Keysight N3300A电⼦负载主机有6个插槽，N3301A主机有两个插槽。它们都接受N330x⽤⼾可安装负载模块（150 W⾄600 W）的组合，以便轻松进⾏系统配置和将来重新配置。⼀个GPIB地址就是您完全控制和读回单个N3300A或N3301A主机内的所有负载模块所需的全部功能。N330xA系列直流电⼦负载提供快速操作以及⼤容量太阳能测试系统所需的准确编程和读回。对于⼤电流太阳能模块，您可以并联连接N330xA模块以增强电流吸收能⼒。

　　N330xA系列电⼦负载提供多输⼊、并⾏测量处理和快速命令处理时间，以实现最⼤吞吐量。模块的功率范围宽（150⾄600 W），并能够并联模块以满⾜更⾼的电流需求，从⽽提供了出⾊的灵活性，并降低了太阳能测试系统过时的⻛险。对于较⼩的测试设置，Keysight提供单通道6060B和6063B，它们分别提供300 W和250W的功率处理能⼒。这两款电⼦负载具有N330xA系列的⼤部分功能和规格。它们具有易于使⽤的前⾯板，并且成本低于N330x负载。

　　在太阳能电池和模块测试中，您通常需要的不仅仅是被测电池或模块的IV曲线。通常，您需要进⾏温度测量和校准参考电池的测量。温度对电池或模块的输出功率有直接影响，因此您需要在测试期间进⾏温度测量以充分了解所有测试条件。通常需要校准参考电池来衡量⽤于为太阳能电池或模块供电的光源的有效性。测试太阳能模块的⽰例设置。此设置使⽤开关测量单元，以避免需要昂贵的冗余测量设备。

　　还可以使⽤切换配置来并⾏测试多个太阳能电池或模块。

　　是德科技提供三个产品系列来满⾜您在太阳能测试中的切换需求：34980A多功能开关/测量单元、34970A数据采集开关单元和L44xxA系列开关模块。

　　34980A多功能开关/测量单元

　　Keysight 34980A是⼀款⼋插槽主机，包含⼀个可选的内置61/2位数字万⽤表。您可以从21个可选插⼊式模块中进⾏选择，这些模块提供⼴泛的功能，包括各种开关矩阵、MUX和通⽤配置开关模块—在⼀个紧凑的⾼性能模块化平台中。

　　34980A的特点使其⾮常适合太阳能电池测试系统：

　　‒单个主机最多可容纳560个2线多路复⽤器通道或4096个矩阵交叉点

　　‒开关载流能⼒⾼达8 A

　　‒内置以太⽹、USB 2.0和GPIB连接、标准连接器和软件驱动程序，适⽤于最常⻅的编程环境

　　‒成本⽐同等配置的基于PXI的交换解决⽅案更低

　　‒可选内置6½位数字万⽤表(DMM)可让您以每秒超过3000个读数的速度进⾏测量

　　‒开关继电器计数器有助于预测开关寿命的结束

　　‒使⽤热电偶、RTD或热敏电阻进⾏温度测量的能⼒

　　使用模块创建⼀个太阳能设备测试系统的成本低于购买成品测试系统。它还使您能够根据测试要求的变化更改测试系统，并可以跨测试系统重复使⽤设备，以下是可能会使用到的仪器小结