光伏组件温度系数测试试验平台

张 俊 李松丽 / 上海市质量监督检验技术研究院

0 引言

当太阳能光伏组件的温度较高时，其工作效率会随之下降。随着光伏组件电池温度的升高，开路电压会减小，大约每升高1 ℃，光伏组件电池的电压就会减小约2 mV。而光电流随着温度的升高略有上升，大约每升高1 ℃，电池的光电流就会增加大约0.1%。总的来说，温度每升高1 ℃，则功率会减少大约0.35%。这就是温度系数的基本概念，不同的光伏组件电池，温度系数也是不一样的。所以温度系数是光伏组件电池性能的评判标准之一。温度系数包括电流温度系数、电压温度系数和峰值功率温度系数。本文描述的检测试验平台，通过稳态太阳模拟器和脉冲模拟器的相互比对试验，设计出两种新的测试方法，提高了传统方法的测试效率。

1 实验平台

实验平台包括2套试验设备。一套是AAA级的瑞士MEYER BURGER的PASON脉冲模拟器，另一套是BBA级的台湾地区ALLREAL稳态模拟器。前者包括了一间含太阳光脉冲的暗室，一套电源柜，一套电子负载和一套装有专业测试软件的计算机及其他附件。后者包含了一套控制电源，一套控制机柜，一套稳态灯源架，一个组件测试架和一套装有专业测试软件的计算机及其他附件组成的暗室，见图1。

与之配合的是一套ESPEC的环境箱和EKO的MP160 IV测试仪，该实验平台可以同时进行标准IEC 61215：2005的10.4：温度系数测试试验、10.9：热斑耐久试验、10.2：最大功率确定试验、10.6：标准测试条件和标称工作温度下的性能试验、10.7：低辐照度下的性能试验。功能强大，用途广泛。

图1 实验平台

2 实验

2.1 脉冲模拟器

实验平台设备包括环境箱和脉冲模拟器。试验开始，先确定此次试验用的光伏组件在室温及要求的辐照度下的短路电流，确定辐照度设定在测试光伏组件产生的短路电流上，使整个试验期间标准光伏电池的辐照度维持在该水平。接着把待测光伏组件放入环境箱均匀加热，直到组件至85 ℃左右，利用脉冲模拟器在光强1 000 W/m2下进行测试，在60 ～ 25 ℃的范围内，冷却组件以大约5 ℃的步长改变组件的温度，一旦组件达到需要的温度，就测试ISC，Voc和MPP峰值功率。重复测量ISC，Voc和MPP峰值功率的值如表1。

2.2 稳态模拟器

另一套试验平台则包括稳态模拟器和MP160 IV测试仪。试验开始，先确定此次试验用的光伏组件在室温及要求的辐照度下的短路电流，辐照度设定在测试光伏组件产生的短路电流上，使标准光伏电池在整个试验期间的辐照度维持该水平。接着把待测光伏组件放置于稳态模拟器上，对光伏组件均匀加热升温，一旦光伏组件达到所需要的温度，就利用MP160 IV测试仪测试ISC，Voc和MPP峰值功率。在至少30 ℃的温度范围，以大约5 ℃的步长改变组件的温度，重复测量ISC、Voc和MPP峰值功率的值，如表2。

表1 脉冲模拟器的测试数据

最后计算温度系数，通过绘制ISC、Voc和MPP峰值功率与温度的函数图，绘制最小二乘法拟合曲线，然后从最小二乘法拟合的电流、电压和峰值功率的直线斜率计算短路电流的温度系数、开路电压的温度系数和最大功率的温度系数。

3 结语

温度系数包括电流温度系数、电压温度系数和峰值功率温度系数。不同的光伏组件电池，温度系数也是不一样的，温度系数是光伏组件电池性能的评判标准之一。本文描述的检测试验平台，包含了两套试验设备，通过稳态太阳模拟器和脉冲模拟器的相互比对试验，设计出两种新的测试方法，经过试验比较，两套试验设备各具特色，大大提高了试验的工作效率，明显地缩短了试验的工作周期，并且可以另外进行其他多项性能测试，形成一个新的多功能实验平台。

表2 稳态模拟器的测试数据