数字源表测试太阳能电池片单通道多通道方案_多通道数字源表

太阳能电池也叫光伏电池，其发电过程主要有三部分：第一，半导体材料吸收光能产生出非平衡的电子-空穴对或偶极子；第二，非平衡电子和空穴从产生处向势场运动，这种运动可以是扩散运动，也可以是漂移运动；第三，非平衡电子和空穴在势场的作用下向相反的方向运动而分离。在制作出太阳能电池后要对其进行测试和表征，以反映所得电池的性能。

太阳能电池从研发到生产，每个环节都有不同的测试需求，其光电特性包括伏安I-V特性分析对推导有关太阳能电池性能的重要参数至关重要，主要包括最大电流 IMAX 和电压 VMAX、开路电压 VOC、短路电流 ISC、填充因子FF 以及转换效率η等。

 为何选择数字源表来进行太阳能电池的I-V测试？

许多半导体和电子装置测试都涉及要尽可能快地输出电压和测量电流。整体测试时间是由充电时间、测量时间、放电时间，以及设定和处理测试时间所组成的函数。传统的电源只能输出电压或电流，而无法作为负载吸收能量，而数字源表（SMU）是一种可以提供完整的四象限运行的精密仪表，当工作在第2和第4象限时，可以作为阱（负载）吸收能量，工作在第1和第3象限时，可以作为源输出能量，而且在源或阱模式下能同时测量电压、电流和电阻。数字源表（SMU）综合了电流源、电压源、电流表、电压表及电子负载的功能，并能够轻松地在这些不同功能之间进行切换。这使它能够独立测量器件在所有四个测量象限中的I-V特性,不需要使用任何其他设备。这将极大改善测试时间、简化整体测试系统设计，并提升可用性。

除了能够非常精确地输出和测量电压或电流输出大小,数字源表（SMU）还具有一致性测量特性,可以限定电压或电流输出大小,预防器件损坏。

  

太阳能电池单通道I-V测试方案

单通道I-V测试系统以普赛斯数字源表为核心，搭载3A级太阳能模拟光源、测试样品台以及专用I-V测试软件等组成。

高精度数字源表：

S系列源表用于小面积、小功率的太阳能电池片的I-V测试。而HCP系列最大直流电流30A，最大脉冲电流可达100A，最大电压50V，适用于需要大电流测试的应用场景。

 

普赛斯数字源表支持4线测量(远程传感)，以避免测试引线剩余电阻导致的电压误差。当被测电阻与测试引线的电阻相差不大时，通过2线连接进行的测量可能出现严重的误差。而4线测量使用一对引线驱动电流，用另一对引线监测电压。这样可以消除电缆的电阻效应，从而只对被测器件上的压降进行测量。此外，普赛斯数字源表4线测量设计可将高、低传感点之间的电压保持为指定电压    Vset，从而确保用户在指定的测量条件下对器件进行精确表征。使您能够精确、轻松地测量太阳能电池的I-V参数和特性，包括短路电流ISC、开路电压Voc和最大功率点Pmax。

 

S系列源表多通道测试方案

 图6 S系列源表多通道测试系统

CS系统插卡源表多通道测试方案

该方案主要采用普赛斯插卡式设备（CS1010C主机+CS100子卡 或者CS1010C主机 +       CS400子卡）组建多通道测试方案，具有通道密度高、同步触发功能强、多设备组合效率高等特点。

CS1010C主机：采用自定义框架，背板总线带宽高达3Gbps，支持16路触发总线，满足多卡设备高速率通信的需求，拥有最高容纳10字卡的插槽；

CS100子卡：为单卡单通道子卡，具备四象限工作能力，最大电压30V，最小电流100pA，输出精度达到0.1%，最大功率为30W；配合CS1010主机最多能搭建10个测试通道；

CS400子卡：为单卡四通道字卡，卡内4通道共地，最大电压10V，最大电流200mA，输出精度达到0.1%，单通道最大功率2W；配合CS1010主机最多能搭建40个测试通道；

 

 图7 CS系列源表多通道测试系统

数字源表（SMU）是对太阳能电池和各种其他器件的I-V特性进行表征的最佳解决方案。其宽广的电流和电压测量范围，可以为科研及生产制造提供卓越的测量性能。结合太阳光模拟器以及专用的上位机软件，支持自动扫描I-V特性曲线以及开路电压、短路电流、最大功率、填充因子、转换效率等参数的测量，能极大简化太阳能电池I-V测试效率，可以比以前更精确、更轻松的表征器件。