一种太阳电池单元的测试方法与流程

1.本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种太阳电池单元的测试方法。


背景技术：

2.硅片经制绒、扩散等一系列工艺流程得到成品电池，硅片的自身差异及制作流程中的不稳定因素可能导致同批次电池电性能差异加大，因此需要对电池进行测试，并按照电池实际转换效率进行分档，以满足组件后续制作需求及销售要求。
3.目前常用的电池主要包括mbb电池、无主栅电池、包括叠瓦电池在内的特殊结构电池以及开槽埋入金属浆料的新型电池。但是，传统太阳电池测试一般通过压测主栅汇集光生电流，而探针排遮光导致其数量不能随主栅数量的变多而随意增长，在mbb电池测试分选时，光生电流从细栅传导至少数几个被探针压住的主栅上，这会导致光生电流的传输路径变长、线损变大，进而导致测试得到的电性能数据失真。无主栅电池没有主栅，无法通过常规的主栅压测方式实现测试分选，而通过探针排接触电池细栅的方案可能导致测试不稳定性增加，ff及串阻的波动变大，较难实现对电池片的直接测试和分选；而非接触式的测试方法受限于传感器的精度，暂时无法实现对无主栅电池的有效分选测试。并且，传统的测试方法无法保证叠瓦电池切割后的多个小片电性能一致性，进而导致组件失配风险增加。
4.此外，传统组件制作过程中虽然能够减小因电池混档导致组件失配而产生的功率损耗。但在电池焊接以及其他工序中，因轻微露白、虚焊，不同程度的遮挡以及助焊剂结晶等异常会使得电池在经过这些工序后，实际发电性能差异加剧，从而使组件失配而产生的功率损耗进一步提升。
5.因此，需要针对现有技术的不足开发一种太阳电池单元的测试方法。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种太阳电池单元的测试方法；所述测试方法能够解决太阳电池用传统压测方式测试时探针排遮光、折算效率失真等问题，减小电池测试难度；所述测试方法能够避免电池分档之后因焊接等工艺导致同一组件中电池实际发电性能有所差异的问题，保证各单元电性能更加接近，可有效降低组件失配风险；所述测试方法实现了对太阳电池单元结构的筛选，对电池焊接情况进行了综合监测，具有很好的应用价值。
7.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
8.本发明提供了一种太阳电池单元的测试方法，包括：以太阳电池单元的金属丝或汇流条为取电点，太阳电池单元产生的光生电流从取电点被收集，然后经四线传导至数据采集器，再经软件控制系统计算出电池单元的各电性能数据。
9.优选地，所述测试方法的步骤为：将太阳电池单元放置在上片单元的上料盒中，上片机械手将太阳电池单元转移至传送机构上，经传送机构将太阳电池单元传送至测试系统单元的测试位，待太阳电池单元
送至指定测试位后，上取电单元和下取电单元从待命点运动至夹持点，与太阳电池单元的金属丝或汇流条表面形成良好接触；然后太阳电池单元产生的光生电流从取电点被收集经四线传导至数据采集器，再经软件控制系统计算出电池单元的各电性能数据；测试完成后，上取电单元和下取电单元回复至待命点位置，太阳电池单元被传输机构传输至分档单元，放片机械手根据控制系统档位设定，分拣电池单元至不同料盒内，完成测试。
10.优选地，所述上料盒包括太阳电池测试用料盒、隔断式料盒或其他结构料盒。
11.优选地，所述上片机械手通过真空吸附或抓取的方式将电池单元转移至传送机构。
12.优选地，当太阳电池单元的正面有汇流条时，所述上取电单元包括上取电单元探针排以及与其连接的上取电单元探针排支架；所述下取电单元包括导电金属板，所述导电金属板顶端开设多个吸真空孔，导电金属板的顶端边缘设有绝缘垫，导电金属板侧边开设有真空阀接口；所述导电金属板下方设有绝缘密封层，所述绝缘密封层下方设有底部支架。
13.优选地，测试时上取电单元的上取电单元探针排与太阳电池单元的汇流条接触，所述汇流条位于下取电单元的绝缘垫上方。
14.优选地，当太阳电池单元的正反两面都有汇流条时，所述上取电单元包括上取电单元支架，所述上取电单元支架的两侧分别设有上取电单元探针排和上取电单元绝缘压块；所述下取电单元包括下取电单元支架，所述下取电单元支架的两侧分别设有下取电单元探针排和下取电单元绝缘压块，所述下取电单元探针排和下取电单元绝缘压块之间设有下取电单元电池承载平台；所述下取电单元探针排位置与上取电单元绝缘压块对应，上取电单元探针排的位置与下取电单元绝缘压块对应。
15.优选地，在太阳电池单元测试时，所述上取电单元探针排与下取电单元绝缘压块在夹持位置时将上方的汇流条夹在中间，所述下取电单元探针排与上取电单元绝缘压块在夹持位置时将下方的汇流条夹在中间。
16.优选地，所述太阳电池单元的结构包括：具有遍布电池区域的细栅结构且电池边缘或外部有垂直于细栅结构的汇集电流的结构。
17.优选地，所述细栅结构由金属浆料或金属导线构成。
18.优选地，所述汇集电流的结构由金属浆料或金属导线构成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于
19.本发明所述太阳电池单元的测试方法适用于正面或双面均满足具有遍布电池区域的细栅结构且电池边缘或外部有垂直于细栅结构的汇集电流的结构的电池或电池单元，其中电池单元的电池片类型可自由选择perc、topcon、hjt、ibc等各类电池，还包括在此基础上利用无主栅、多主栅、叠瓦等图形的单/双面电池，适用范围广。
20.本发明所述测试方法可以测试由太阳电池和金属丝结合形成的新型太阳电池单元，所述测试方法的取电点不像常规电池测试那样在电池表面银栅，而是在电池所连接的
金属丝上；所述方法直接取样电池边缘或外部的汇集电流结构中的电性能数据，避免在标准光强测试中取样装置对光强的干扰，测试结果更加准确。
21.本发明所述测试方法直接对太阳电池单元进行测试，可以同时实现对电池自身特性与焊接情况的综合测试分选，简化组件制作工序；所述方法对太阳电池单元的测试分选可避免电池在焊接以及其他工序中，因各类工艺异常导致实际发电性能差异加剧，使得组件各发电单元之间电性能更加接近，降低组件失配风险。
附图说明
22.图1为太阳电池单元结构示意图，图中(a)~(b)为仅有一个汇流条的单面太阳电池单元；(c)~(d)为仅有一个汇流条的双面太阳电池单元。
23.图2为测试仅有一个汇流条的太阳电池单元结构用的下取电单元的三视图，图中(a)为俯视图，(b)为主视图，(c)为左视图。
24.图3为测试仅有一个汇流条的太阳电池单元结构用的上取电单元的结构示意图。
25.图4为仅有一个汇流条的单面太阳电池单元测试时的示意图。
26.图5为有两个汇流条的双面太阳电池单元。
27.图6为测试上下两个汇流条用的上下取电单元结构示意图。
28.图7为两个汇流条的双面太阳电池单元测试时的结构示意图。
29.附图标记：1-太阳电池片；2-正面金属丝；3-背面金属丝；4-汇流条；5-吸真空孔；6-导电金属板；7-底部支架；8-真空阀接口；9-绝缘密封层；10-绝缘垫；11-上取电单元探针排；12-上取电单元探针排支架；13-上取电单元绝缘压块；14-上取电单元支架；15-下取电单元绝缘压块；16-下取电单元探针排；17-下取电单元支架；18-下取电单元电池承载平台。
具体实施方式
30.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
31.本发明提供了一种太阳电池单元的测试方法，包括：将太阳电池单元放置在上片单元的上料盒中，上片机械手将太阳电池单元转移至传送机构上，经传送机构将太阳电池单元传送至测试系统单元的测试位，待太阳电池单元送至指定测试位后，上取电单元和下取电单元从待命点运动至夹持点，与太阳电池单元的金属丝或汇流条4表面形成良好接触；太阳电池单元产生的光生电流从取电点被收集经四线传导至数据采集器，再经软件控制系统计算出电池单元的各电性能数据；测试完成后，上取电单元和下取电单元回复至待命点位置，太阳电池单元被传输机构传输至分档单元，放片机械手根据控制系统档位设定，分拣电池单元至不同料盒内，完成测试。在具体实施过程中，所述上料盒包括太阳电池测试用料盒、隔断式料盒或其他结构料盒；所述上片机械手通过真空吸附或抓取的方式将电池单元转移至传送机构。
32.如图1~4所示，当太阳电池单元仅有正面有汇流条4时，所述上取电单元包括上取
电单元探针排11以及与其连接的上取电单元探针排支架12；所述下取电单元包括导电金属板6，所述导电金属板6顶端开设多个吸真空孔5，导电金属板6的顶端边缘设有绝缘垫10，导电金属板6侧边开设有真空阀接口8；所述导电金属板6下方设有绝缘密封层9，所述绝缘密封层9下方设有底部支架7。测试时上取电单元的上取电单元探针排11与太阳电池单元的汇流条4接触，所述汇流条4位于下取电单元的绝缘垫10上方。
33.在具体实施过程中，由于上取电单元探针排11不是用于测试太阳能电池片的主栅，而是接触太阳电池单元的金属丝/汇流条4，因此探针表面镀层要求可适当降低，接触电阻满足测试要求即可。并且由于上取电单元探针排11只有一根，遮光相较于常规电池测试有很大改善。当电池单元结构为汇流条布置在电池区域外时，上取电单元的上取电单元探针排11也设置在电池区域外，对电池本身没有遮挡。因此相较于传统太阳电池测试需要计算探针排遮光面积（大），再进行遮光换算得到电池实际效率，本测试方法可能导致电性能数据失真的影响更小。
34.在具体实施过程中，下取电单元设计为可吸真空的导电金属板，下取电单元直接接触电池单元背电极/背面金属丝的金属材料要求导电性能良好，接触电阻小（例如铜），导电金属板6上表面开一定数量的吸真空孔5，用于在测试的瞬间吸附住电池单元，保证电池单元的电池背电极/背面金属丝与导电金属板6接触良好。吸真空孔5孔径大小、开孔数量、孔眼分布等由吸附电池单元的不同尺寸所需流量的大小决定。底部支架7要求绝缘，与上取电单元装配为在同一个支架上。由于上取电单元压迫电池面积仅有一根汇流条4的面积，甚至根本对电池单元的电池区域无压迫。因此要保证电池背面能够与下取电单元充分接触，吸真空可以在少压迫/无压迫状态下达到要求。
35.如图5~7所示，当太阳电池单元的正反两面都有汇流条4时，所述上取电单元包括上取电单元支架14，所述上取电单元支架14的两侧分别设有上取电单元探针排11和上取电单元绝缘压块13；所述下取电单元包括下取电单元支架17，所述下取电单元支架17的两侧分别设有下取电单元探针排16和下取电单元绝缘压块15，所述下取电单元探针排16和下取电单元绝缘压块15之间设有下取电单元电池承载平台18；所述下取电单元探针排16的位置与上取电单元绝缘压块13对应，上取电单元探针排11的位置与下取电单元绝缘压块15对应。当进行太阳电池单元测试时，所述上取电单元探针排11与下取电单元绝缘压块13在夹持位置时将上方的汇流条夹在中间，所述下取电单元探针排16与上取电单元绝缘压块15在夹持位置时将下方的汇流条夹在中间。
36.在具体实施过程中，上取电单元探针排11与下取电单元绝缘压块15在夹持位置时将上汇流条4紧紧夹在中间，使电池单元在标准光强下产生的载流子通过汇流条4传导至上取电单元。下取电单元探针排16与上取电单元绝缘压块13在夹持位置时将下面的汇流条4紧紧夹在中间，使电池单元在标准光强下产生的载流子通过汇流条4传导至下取电单元。
37.本实施例中，所述太阳电池单元的结构包括：具有遍布电池区域的细栅结构或电池边缘或外部有垂直于细栅结构的汇集电流的结构。其中，所述细栅结构由金属浆料或金属导线构成；所述汇集电流的结构由金属浆料或金属导线构成。
实施例2
38.测试如图1(a)~(d)所示的太阳电池单元结构时，当上述几种太阳电池单元到达测
试系统单元的指定测试位后，上取电单元从待命点位置运动至夹持点位置，下取电单元吸真空开启，太阳模拟器开始工作，上下取电单元通过接触电池单元金属丝或汇流条4来收集电池单元光生电流，传输至数据采集器，经软件控制系统计算出电池单元的各电性能数据。得到电性能参数后，上取电单元回复至待命点位置，下取电单元吸真空关闭。电池单元被传送机构传送至下一个单元。其中，待命点和夹持点的位置、吸真空程度等可根据实际需求设置参数。当上下取电单元处在夹持点位置时，需要保证上取电单元与电池单元的汇流条4形成良好接触，下取电单元与电池单元的电池背电极/背面金属丝3接触良好，以便光生电流能够从电池单元传输至取电单元。
实施例3
39.测试如图5所示的太阳电池单元结构时，电池单元到达测试系统单元指定测试位，上下取电单元从待命点位置运动至夹持点位置，待命点和夹持点的位置可根据需要设置参数。但当上下取电单元处在夹持点位置时，需要保证上下取电单元分别与太阳能电池单元上下面的汇流条4接触良好，以便光生电流能够从电池单元传输至取电单元完成收集。上下取电单元就位后，太阳模拟器开始工作，上下取电单元收集电池单元光生电流，传输至数据采集器，经软件控制系统计算出电池单元的各电性能数据。得到电性能参数后，上下取电单元回复至待命点位置，电池单元被传送机构传送至下一个单元。
40.所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种太阳电池单元的测试方法，其特征在于，包括：以太阳电池单元的金属丝或汇流条（4）为取电点，太阳电池单元产生的光生电流从取电点被收集，然后经四线传导至数据采集器，再经软件控制系统计算出电池单元的各电性能数据。2.根据权利要求1所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，所述测试方法为：将太阳电池单元放置在上片单元的上料盒中，上片机械手将太阳电池单元转移至传送机构上，经传送机构将太阳电池单元传送至测试系统单元的测试位，待太阳电池单元送至指定测试位后，上取电单元和下取电单元从待命点运动至夹持点，与太阳电池单元的金属丝或汇流条（4）表面形成良好接触；然后太阳电池单元产生的光生电流从取电点被收集经四线传导至数据采集器，再经软件控制系统计算出电池单元的各电性能数据；测试完成后，上取电单元和下取电单元回复至待命点位置，太阳电池单元被传输机构传输至分档单元，放片机械手根据控制系统档位设定，分拣电池单元至不同料盒内，完成测试。3.根据权利要求2所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，所述上料盒包括太阳电池测试用料盒、隔断式料盒或其他结构料盒。4.根据权利要求2所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，所述上片机械手通过真空吸附或抓取的方式将电池单元转移至传送机构。5.根据权利要求2所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，当太阳电池单元的正面有汇流条（4）时，所述上取电单元包括上取电单元探针排（11）以及与其连接的上取电单元探针排支架（12）；所述下取电单元包括导电金属板（6），所述导电金属板（6）顶端开设多个吸真空孔（5），导电金属板（6）的顶端边缘设有绝缘垫（10），导电金属板（6）侧边开设有真空阀接口（8）；所述导电金属板（6）下方设有绝缘密封层（9），所述绝缘密封层（9）下方设有底部支架（7）。6.根据权利要求5所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，测试时上取电单元的上取电单元探针排（11）与太阳电池单元的汇流条（4）接触，所述汇流条（4）位于下取电单元的绝缘垫（10）上方。7.根据权利要求2所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，当太阳电池单元的正反两面都有汇流条（4）时，所述上取电单元包括上取电单元支架（14），所述上取电单元支架（14）的两侧分别设有上取电单元探针排（11）和上取电单元绝缘压块（13）；所述下取电单元包括下取电单元支架（18），所述下取电单元支架（18）的两侧分别设有下取电单元探针排（16）和下取电单元绝缘压块（15），所述下取电单元探针排（16）和下取电单元绝缘压块（15）之间设有下取电单元电池承载平台（18）；所述下取电单元探针排（16）位置与上取电单元绝缘压块（13）对应，上取电单元探针排（11）的位置与下取电单元绝缘压块（15）对应。8.根据权利要求7所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，在太阳电池单元测试时，所述上取电单元探针排（11）与下取电单元绝缘压块（15）在夹持位置时将上方的汇流条（4）夹在中间，所述下取电单元探针排（16）与上取电单元绝缘压块（13）在夹持位置时将下方的汇流条（4）夹在中间。9.根据权利要求2所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，所述太阳电池单元的结构包括：具有遍布电池区域的细栅结构且电池边缘或外部有垂直于细栅结构的汇集电流
的结构。10.根据权利要求9所述的太阳电池单元的测试方法，其特征在于，所述细栅结构由金属浆料或金属导线构成；所述汇集电流的结构由金属浆料或金属导线构成。

技术总结
本发明提供一种太阳电池单元的测试方法，属于光伏技术领域；所述测试方法能够解决太阳电池用传统压测方式测试时探针排遮光、折算效率失真等问题，减小电池测试难度；所述测试方法能够避免电池分档之后因焊接等工艺导致同一组件中电池实际发电性能有所差异的问题，保证各单元电性能更加接近，可有效降低组件失配风险；所述测试方法实现了对太阳电池单元结构的筛选，对电池焊接情况进行了综合监测，具有很好的应用价值。很好的应用价值。很好的应用价值。


技术研发人员：孟祥敏 赵天鹏 陈章洋 曹育红
受保护的技术使用者：常州时创能源股份有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/9