太阳能电池培训手册
光谱失配误差=
∫[F
0
T,AM1.5
(λ)?FS,AM1.5(λ)][B(λ)?1]dλ
式中：FT,AM1.5(λ)和FS,AM1.5(λ)分别是被测电池（T）和标准电池（S）在AM1.5状态下的相对光谱电流，即光谱电流i(λ)与短路电流I之比：
FT,AM1.5(λ)=FS,AM1.5(λ)=
iT,AM1.5(λ)
∫i∫i
T,AM1.5
(λ)dλ(λ)dλ==
iT,AM1.5(λ)IT,AM1.5iS,AM1.5(λ)IS,AM1.5
IS,AM1.5=∫iS,AM1.5(λ)dλ
iS,AM1.5(λ)
S,AM1.5
IT,AM1.5=∫iT,AM1.5(λ)dλ,
B(λ)－1定义为光谱，它表示太阳模拟器光谱辐照度еsim(λ)和AM1.5的光谱辐照度。еAM1.5(λ)的相对偏差：
esim(λ)?eAM1.5(λ)
=B(λ)?1
eAM1.5
即 B(λ)=
esim(λ)
eAM1.5(λ)
由上述容易看到，在两种特殊情况下光谱失配误差消失：一种情况是太阳模拟器的光谱和标准太阳光谱完全一致，另一种情况是被测太阳电池的光谱响应和标准太阳电池的光谱响应完全一致。这两种特殊情况都难以严格地实现，而二种情况相比之下，后一种情况更难实现，因为待测太阳电池是多种多样的，不可能每一片待测电池都配上和它光谱响应完全一致的标准太阳电池。光谱响应之所难于控制，一方面出于工艺上的原因，在众多复杂因素的影响下，即使是同工艺、同结构、同材料，甚至是同一批生产出来的太阳电池，并不能保证具有完全相同的光谱响应，另一方面来自测试的困难，光谱响应的测量要比伏安特性麻烦得多，也不易测量正确，不可能在测量伏安特性之前先把每片太阳电池的光谱响应测量一下。因此为了改善光谱匹配，最好的办法是设计光谱分布和标准太阳光谱非常接近的精密型太阳模拟器，从而对太阳电池的光谱响应不必再提出要求。
3.4 单体太阳电池测试
测量太阳电池的电性能归结为测量它的伏安特性，由于伏安特性与测试条件有关，必须在统一的规定的标准测试条件下进行测量，或将测量结果换算到标准测试条件，才能鉴定太阳电池电性能的好坏，标准测试条件包括标准太阳光（标准光谱和标准辐照度）和标准测试温度，温度可以人工控制。标准太阳光可以人工模拟，或在自然条件下寻找。使用模拟阳光，光谱取决于电光源的种类及滤光、反光系统。辐照度可以用标准太阳电池短路电流的标定值来校准。为了减少光谱失配误差，模拟阳光的光谱应尽量接近标准阳光光谱，或选用和被测量电池光谱响应基本相同的标准太阳电池。
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测量伏安特性的原理框图如下：
图4.1 测量伏安特性的电路框图
注意：测量太阳电池的电压和电流，应从被测件的端点单独引出电压线和电流线。
3.4.1测试项目
（1）开路电压Voc （2）短路电流Isc
（3）最佳工作电压Vm （4）最佳工作电流Im （5）最大输出功率Pm （6）光电转换效率η （7）填充因子FF
（8）伏安特性曲线或伏安特性
（9）短路电流温度系数α，简称电流温度系数 （10）开路电压温度系数β， 简称电压温度系数 （11）内部串联电阻Rs （12）内部并联电阻Rsb
3.4.2电性能测试的一般规定
3.4.2.1标准测试条件
标准规定地面标准阳光光谱采用总辐射的AM1.5标准阳光光谱。
2
地面阳光的总辐照度规定为1000 w/m。标准测试温度规定为25°C
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对定标测试，标准测试温度的允许差为+ 1°C。对非定标准测试。标准测试温度允许差为+2°C。
如受客观条件所限，只能在非标准条件下进行测试，，则必须将测量结果换算到标准测试条件。
3.4.3测量仪器与装置
（1）标准太阳电池
标准太阳电池用于校准测试光源的辐射照度。
对AM1.5工作标准太阳电池作定标测试时，用AM1.5二级标准太阳电池校准辐射度。 在非定标测试中，一般用AM1.5工作标准辐照度，要求时用AM1.5级标准太阳电池。
（2）电压表（包括一切测量电压的装置）电压表的精度应不低于0.5级。
电流表内阻应小到能保证在测量短路电流时，被电池两端的电压不超过开路电压的3%。当要求更精确时，在开路电压的3%以内可利用电压和电流的线性关系来推算完全短路电流。
推荐用数学毫伏表测量取样电阻两端电压降的方法来测量电流。
（4）取样电阻
取样电阻的精确度应不低于+0.2%。必须采用四端精密电阻
电池短路电流和取样电阻值的乘积应不超过电池开路电压的3%。
（5）负载电阻
负载电阻应能从零平滑地调节到10KΩ以上。必须有足够的功率容量，以保证在通电测量时不会因发热而影响测量精度。当可变电阻不能满足上述条件时，应采用等效的电子可变负载。
（6）函数记录仪
函数记录仪有于记录太阳电池的伏安特性曲线。函数记录仪的精密应不低于0.5级。对函数记录仪内阻的要求和对电压表内阻的要求相同。
（7）温度计
温度计或测温系统的仪器误差应不超过+0.5°C测量系统的时间响应不超过1秒。测量探头的体积和形状应保证它能尽量靠近太阳电池的pn结安装。
（8）室内测试光源
辐照度、辐照和均匀度、稳定度、准直性及光谱分布均应符合一定的要求。
3.4.4基本测试方法
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所规定的测试项目中，开路电压和短路电流可以用电直接测量，其它参数从伏安特性求出。
太阳电池伏安特性应在标准地面阳光、太阳模拟器或其它等效的模拟阳光下测量。
太阳电池的伏安特性应在标准条件下测试，如受客观条件所限，只能在非标准条件下测试，则测试结果应换算到标准测试条件。
在测量过程中，单体太阳电池的测试温度必须恒定在标准测试温度。可以用遮光法来控制太阳电池组件、组合板或方阵的测试温度模拟阳光的辐射度只能用标准太阳电池来校准，不允许用其它辐射测量仪表。
用于校准辐照度的标准太阳电池应和待测太阳电池具有基本相同的光谱响应。（注：系指同材料、同结构、同工艺的太阳电池）。
3.4.5从非标准测试条件换算到标准测试条件
电流和电压换算公式:
当测试温度、辐照度和标准测试条件不一致时，可用以下换算公式校正到标准测试条件：
?I?
I2=I1+ISC?SR?1?+a(T2?T1) ?IMR?
V2=V1?RS(I2?I1)?KI2(T2?T1)+β(T2?T1)式中：
I1、V1：待校正的特性曲线的座标点。 I2、V2：校正后的特性曲线的对应座标点。 ISC：所测试电池的短路电流。
IMR ：标准电池在实测条件下的短路电流。 T1 ：测试温度。
T2 ：标准测试温度。
RS ：所测电池的内部串联电阻。
-3
K ：曲线校正因子，一致可取K1.25×10Ω/°C
α：所测电池在标准辐照度下，以及在所需的温度范围内的短路电流温度系数。 β：和上述短路电流温度系数相对应的开路电压温度系数。
注：以上各参数的单位必须统一。
3.4.6室外阳光下测试
1）测试场地及周围环境
测试场地周围的地面空旷，不遮光。反光及散光的任何物体。测试场地周围地面上应
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无高反射的物体，如冰雪、白灰和亮沙子等。
2）气候及阳光条件
天气及晴朗，太阳周围无云。
阳光总辐照度不低于标准总辐射度的80%。天空散射光所占比例不大于总射的25%。在测试周期内，辐照的产稳定度应不大于+1%。
3）安装要求被测电池、标准电池应安装在同一平面上，并尽量靠近，测试平面的法线和入射光线的夹角应不大于5°
3.4.7太阳电池内部串联电阻的测量
1） 本方法在太阳模拟器或其它模拟阳光下测量太阳电池内部串联电阻，所用的
22
装置和测量伏安特性的装置相同。但要求测试平面上的辐照度大致能在600 w/m到1200 w/m范围内调节。
2） 用二种不同的辐照度，分别测量二条伏—安特曲线，画在同一座标上，如图
22
4.2。二种辐照度大致取为900 w/m和1100 w/m，不需知道正确的数值。辐照度改变时要求温度变化不超过2°C。
3） 图中，在二条曲线的最大功率点附近各选择一点P和Q，使满足
ISC1－IP＝ISC2－IQ
4） 按下式算出RS1
RS1=
5） 6） 7）
VQ?VPISC1?ISC2
2
再描绘一条伏——安特曲线3。 保持温度不变，把辐照度调节到700 w/m左右，
重复6.3和6.4从曲线2和3算出RS3，从曲线1和3算出RS2。 被测太阳电池的内部串联电阻。
RS=
RS1+RS2+RS3
3
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