11、光伏组件和太阳能电池的标准、校准与测试

光伏组件和太阳能电池的标准、校准与测试

1. 光伏性能测量

1.1 引言

在谈及光伏电池或组件的性能时，最重要的参数当属最大功率点 $P_{max}$。通常，它是在光照条件下，通过改变被测器件的正向偏置电压来确定的。随后，通过测量电流和电压来记录光照下的 $I - V$ 曲线。然而，$P_{max}$ 的确定十分复杂，因为它受多种因素影响，包括入射到器件上的总辐照度和光谱辐照度、辐照度的空间和时间均匀性以及器件温度。此外，它还可能与电压扫描速率和方向，以及电压偏置历史有关。

另一个重要参数是功率转换效率 $\eta$，它定义为输出功率除以输入功率，与 $P_{max}$ 成正比，也与辐射度（总入射辐照度 $G$）和物理量（器件面积 $A$）有关，即 $\eta = P_{max}/AG$。准确测定光伏性能，需要了解潜在的测量问题，以及这些问题如何受被测特定器件的影响。

早期，太阳能电池主要应用于卫星电源系统，设计师需要知道单个太阳能电池在地球轨道上（即受到地外太阳辐照度照射时）能产生多少功率。但由于两个原因，这无法精确确定：一是地外辐照度的确切性质只能估计；二是到达地球表面的阳光会被大气层过滤。到 20 世纪 70 年代初，地面应用也面临类似情况，只是原因不同——地球大气层的影响使总辐照度和光谱辐照度不断变化。因此，在这两种情况下，任何实验室所做的效率测量都难以独立验证。

1.2 辐射度学

测量比较中的问题催生了标准报告条件（SRC，也称为标准测试条件，STC）的概念。SRC 包括器件温度、总辐照度和光谱辐照度，光伏性能测量在此条件下进行或校正。使用 SRC 可以在测量误差不确定度范围内进行性能比较。