本實(shí)用新型涉及一種太陽電池測試領(lǐng)域，具體涉及一種太陽電池測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在太陽電池測試過程中，需要人工守護(hù)對(duì)每個(gè)電池逐一測量。而在科研工作中，制備出大量的測試樣品，太陽電池樣品數(shù)量經(jīng)常超過100個(gè)，科研人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力來測量電池的效率，這種測量設(shè)備缺陷極大降低了電池研發(fā)效率，消耗科研人員的體力和腦力。此外，由于人為因素的干擾，測試參數(shù)容易更改等，從而造成測試結(jié)果不具科學(xué)性與系統(tǒng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種太陽電池測試系統(tǒng)，解決對(duì)太陽電池?zé)o法批量化、自動(dòng)化、模塊化測試，導(dǎo)致測試效率，浪費(fèi)科研工作者的體力和時(shí)間，無法獲得充分可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的問題。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種太陽電池測試系統(tǒng)，包括電池槽模塊、承載位移平臺(tái)和承載位移平臺(tái)架，所述電池槽模塊設(shè)置在承載位移平臺(tái)上，所述承載位移平臺(tái)設(shè)置在承載位移平臺(tái)架上，通過X向傳動(dòng)軸及X向傳動(dòng)軸上的第一步進(jìn)電機(jī)控制在X軸方向水平移動(dòng)，所述電池槽模塊上開設(shè)有多組電池放置槽，每組電池放置槽內(nèi)設(shè)置有與電池兩級(jí)連接的測試電極，所述測試電極與對(duì)應(yīng)的電極引腳公頭連接，每組電極引腳公頭陣列設(shè)置在承載位移平臺(tái)一側(cè)，所述承載位移平臺(tái)架設(shè)置有舵機(jī)裝置，所述舵機(jī)裝置上設(shè)置有與電極引腳公頭相互配合插接的測試連接母口，所述測試連接母口與數(shù)字源表連接進(jìn)行電池測試。電極引腳公頭與測試連接母口對(duì)接進(jìn)行電池測試，只需要微處理器控制承載位移平臺(tái)和舵機(jī)裝置就能實(shí)現(xiàn)不同電池組測試對(duì)接，Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)和Z軸升降平臺(tái)只負(fù)責(zé)整體太陽電池測試系統(tǒng)Y軸和Z軸移動(dòng)，便于測試電池與測試光源對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述承載位移平臺(tái)架下方設(shè)置有Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)，所述Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置在Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)架上，通過Y向傳動(dòng)軸及Y向傳動(dòng)軸上的第二步進(jìn)電機(jī)控制在Y軸方向水平移動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)架下方設(shè)置Z軸升降平臺(tái)，所述Z軸升降平臺(tái)下方連接有鉸接剪叉升降架，所述鉸接剪叉升降架設(shè)置在底座上，所述鉸接剪叉升降架上方兩個(gè)剪叉架通過Z向傳動(dòng)軸連接，所述Z向傳動(dòng)軸上設(shè)置有第三步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述電池槽模塊上設(shè)置有固定太陽電池的頂部壓板。

進(jìn)一步的，所述承載位移平臺(tái)上設(shè)置有位置傳感器，通過位置傳感器實(shí)現(xiàn)承載位移平臺(tái)在X向傳動(dòng)軸機(jī)械零點(diǎn)時(shí)，舵機(jī)裝置上的測試連接母口與承載位移平臺(tái)上第一列的電極引腳公頭精確對(duì)準(zhǔn)。

進(jìn)一步的，所述舵機(jī)裝置包括舵機(jī)、舵機(jī)安裝架、支撐滑板和滑板，所述支撐滑板安裝在舵機(jī)安裝架上，所述滑板通過滑槽安裝在支撐滑板上帶動(dòng)測試連接母口水平移動(dòng)，所述舵機(jī)通過舵機(jī)轉(zhuǎn)軸安裝在支撐滑板上，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)軸端頭設(shè)置有連桿裝置，所述舵機(jī)通過連桿裝置帶動(dòng)滑板水平移動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述太陽電池測試系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)和微處理器，所述計(jì)算機(jī)分別與數(shù)字源表和微處理器控制連接，所述數(shù)字源表將電池掃描數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)分析保存，所述微處理器分別與第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)和舵機(jī)控制連接。

本實(shí)用新型通過下述另一技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種太陽電池測試方法，包括步驟：

(1)根據(jù)對(duì)太陽電池在測試量需求，對(duì)電池槽模塊上的電池放置槽布置數(shù)量陣列化設(shè)置；

(2)根據(jù)不同電池尺寸的樣品，設(shè)置對(duì)應(yīng)尺寸的電池放置槽；

(3)將測試電池放置在電池槽模塊上電池放置槽內(nèi)，使用頂部壓板固定，每組電池放置槽內(nèi)設(shè)置有與電池兩級(jí)連接的測試電極，所述測試電極與對(duì)應(yīng)的電極引腳公頭連接，每組電極引腳公頭陣列設(shè)置在承載位移平臺(tái)一側(cè)，通過舵機(jī)裝置上設(shè)置的測試連接母口控制離合，使測試電極與數(shù)字源表斷開或連接；

(4)使每個(gè)子電池電極輸出對(duì)應(yīng)兩個(gè)電極連接在數(shù)字源表上，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)子電池的I-V曲線掃描，掃描數(shù)據(jù)同步上傳到計(jì)算機(jī)上。

進(jìn)一步的，還包括步驟：

(5)在位置傳感器的輔助下實(shí)現(xiàn)定位，通過計(jì)算機(jī)給微處理器信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)XYZ三個(gè)方向的位移，利用承載位移平臺(tái)移動(dòng)陣列中要測試的一組太陽電池電極引腳公頭，數(shù)字源表對(duì)要測試的一組太陽電池進(jìn)行測試，一組太陽電池測試完成后，計(jì)算機(jī)通過微處理器控制承載位移平臺(tái)上下一組太陽電池對(duì)應(yīng)的電極引腳公頭與測試連接母口對(duì)準(zhǔn)，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)裝置使測試連接母口連接該組電池的電極引腳公頭，從而實(shí)現(xiàn)不同列電池的測量。

進(jìn)一步的，還包括步驟：

(6)利用計(jì)算機(jī)控制位移平臺(tái)(包括承載位移平臺(tái)、Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)和Z軸升降平臺(tái))、舵機(jī)和數(shù)字源表，實(shí)現(xiàn)同步有序的工作，達(dá)到自動(dòng)化測量的目的。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)可以更換不同電池槽模塊，測量多種尺寸大小的電池，還能實(shí)現(xiàn)同一模塊不同尺寸電池的測量；

(2)可以適當(dāng)調(diào)節(jié)電池槽陣列的長度，滿足測試電池的數(shù)量要求；

(3)可以設(shè)置掃描位置、方向、速率、次數(shù)、步長以及時(shí)間間隔等；

(4)可以獲得每一個(gè)子電池器件的開路電壓，短路電流密度，填充因子，能量轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)，并且保存為獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件；

(5)可以按照設(shè)置要求，實(shí)現(xiàn)第一塊電池到最后一塊電池的自動(dòng)測量。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型一種太陽電池測試系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一種太陽電池測試系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型一種太陽電池測試系統(tǒng)的主視分體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型一種太陽電池測試系統(tǒng)的側(cè)視分體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型一種太陽電池測試系統(tǒng)的原理示意圖；

圖6為本實(shí)用新型舵機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱：

1-電池槽模塊，2-承載位移平臺(tái)，3-承載位移平臺(tái)架，4-X向傳動(dòng)軸，5-第一步進(jìn)電機(jī)，6-電池放置槽，7-電極引腳公頭，8-舵機(jī)裝置，9-測試連接母口，10-數(shù)字源表，11-Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)，12-Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)架，13-Y向傳動(dòng)軸，14-第二步進(jìn)電機(jī)，15-Z軸升降平臺(tái)，16-鉸接剪叉升降架，17-底座，18-剪叉架，19-Z向傳動(dòng)軸，20-第三步進(jìn)電機(jī)，21-頂部壓板，22-位置傳感器，23-舵機(jī)，24-舵機(jī)安裝架，25-支撐滑板，26-滑板，27-舵機(jī)轉(zhuǎn)軸，28-連桿裝置，29-計(jì)算機(jī)，30-微處理器。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

實(shí)施例1

如圖1-6所示，本實(shí)用新型一種太陽電池測試系統(tǒng)，包括電池槽模塊1、承載位移平臺(tái)2和承載位移平臺(tái)架3，電池槽模塊1設(shè)置在承載位移平臺(tái)2上，承載位移平臺(tái)2設(shè)置在承載位移平臺(tái)架3上，通過X向傳動(dòng)軸4及設(shè)置在X向傳動(dòng)軸4上的第一步進(jìn)電機(jī)5控制在X軸方向水平移動(dòng)，電池槽模塊1上開設(shè)有多組電池放置槽6，電池槽模塊1上設(shè)置有固定太陽電池的頂部壓板21，根據(jù)對(duì)太陽電池在測試量需求，對(duì)電池槽模塊上的電池放置槽布置數(shù)量陣列化設(shè)置；根據(jù)不同電池尺寸的樣品，設(shè)置對(duì)應(yīng)尺寸的電池放置槽；每組電池放置槽6內(nèi)設(shè)置有與電池兩級(jí)連接的測試電極，所述測試電極與對(duì)應(yīng)的電極引腳公頭7連接，每組電極引腳公頭7陣列設(shè)置在承載位移平臺(tái)2一側(cè)，所述承載位移平臺(tái)架3設(shè)置有舵機(jī)裝置8，舵機(jī)裝置8上設(shè)置有與電極引腳公頭7相互配合插接的測試連接母口9，測試連接母口9與Keithley2400數(shù)字源表之間通過選通模塊連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)子電池的I-V曲線掃描。本實(shí)施例中，舵機(jī)裝置上有8個(gè)母口，而Keithley數(shù)字源表一次只能接入兩根線，所以還是需要一個(gè)簡單的選通電路(這個(gè)電路很小，8根里面選2根，普通邏輯電路+繼電器都可以完成)。

電極引腳公頭7與測試連接母口9對(duì)接進(jìn)行電池測試，只需要微處理器30控制承載位移平臺(tái)2和舵機(jī)裝置8就能實(shí)現(xiàn)不同電池組測試對(duì)接。

2400型通用性源表最大可測量200V的電流和1A的電流，輸出功率20W概括：萬用表功能包括高重復(fù)性和低噪音。其結(jié)果形成了一個(gè)緊湊的單通道直流參數(shù)測試儀。在操作中，這些儀器可以作為一個(gè)電壓源，電流源，電壓表，電流表和歐姆表。通信、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、汽車與醫(yī)療行業(yè)的元件與模塊制造商都將發(fā)現(xiàn)，數(shù)字源表對(duì)于各種特征分析與生產(chǎn)過程測試都極具實(shí)用價(jià)值。

承載位移平臺(tái)架3下方設(shè)置有Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)11，Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)11設(shè)置在Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)架12上，通過設(shè)置的Y向傳動(dòng)軸13及設(shè)置在Y向傳動(dòng)軸13上的第二步進(jìn)電機(jī)14控制在Y軸方向水平移動(dòng)。Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)架12下方設(shè)置Z軸升降平臺(tái)15，Z軸升降平臺(tái)15下方連接有鉸接剪叉升降架16，鉸接剪叉升降架16設(shè)置在底座17上，鉸接剪叉升降架16上方兩個(gè)剪叉架18通過設(shè)置的Z向傳動(dòng)軸19連接，鉸接剪叉升降架16上方兩個(gè)剪叉架18通過Z向傳動(dòng)軸19并攏，Z軸升降平臺(tái)15就升高，兩個(gè)剪叉架18通過Z向傳動(dòng)軸19張開，Z軸升降平臺(tái)15就降低，Z向傳動(dòng)軸19上設(shè)置有第三步進(jìn)電機(jī)20控制轉(zhuǎn)動(dòng)。Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)和Z軸升降平臺(tái)只負(fù)責(zé)整體太陽電池測試系統(tǒng)Y軸和Z軸移動(dòng)，在測試過程中，便于測試電池與測試光源對(duì)應(yīng)。

如圖5所示，承載位移平臺(tái)2上設(shè)置有位置傳感器22，通過位置傳感器22實(shí)現(xiàn)舵機(jī)裝置8上的測試連接母口9與承載位移平臺(tái)2上的電極引腳公頭7精確對(duì)準(zhǔn)。所述計(jì)算機(jī)29分別與數(shù)字源表10和微處理器30控制連接，所述數(shù)字源表10將電池掃描數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)29分析保存，微處理器30可以采用微處理器AKM VISHAY MURATA型號(hào)，計(jì)算機(jī)29與微處理器30控制連接，微處理器30分別與第一步進(jìn)電機(jī)5、第二步進(jìn)電機(jī)14、第三步進(jìn)電機(jī)20和舵機(jī)23控制連接。在位置傳感器的輔助下實(shí)現(xiàn)定位，通過計(jì)算機(jī)給微處理器信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)XYZ三個(gè)方向的位移，利用承載位移平臺(tái)移動(dòng)陣列中要測試的太陽電池到指定位置，數(shù)字源表通過數(shù)據(jù)反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再通過微處理器，驅(qū)動(dòng)機(jī)械舵機(jī)連接每列電池的電極引腳公頭，從而實(shí)現(xiàn)不同列電池的測量。本實(shí)施例中，選通電路集成在微處理器的開發(fā)板上。所以微處理器還與測試連接母口9相連。

位置傳感器主要用在X軸機(jī)械回零的時(shí)候，母口正好與第一個(gè)公口對(duì)準(zhǔn)(附圖1右側(cè)為第一個(gè)電極引腳公頭7)，之后，承載位移平臺(tái)2的所有的移動(dòng)都是以固定步長移動(dòng)的，依次與電極引腳公頭7對(duì)接進(jìn)行電池測試。

本實(shí)用新型一種太陽電池測試系統(tǒng)的使用方法，將測試電池放置在電池槽模塊上電池放置槽內(nèi)，使用頂部壓板固定，每組電池放置槽內(nèi)設(shè)置有與電池兩級(jí)連接的測試電極，所述測試電極與對(duì)應(yīng)的電極引腳公頭連接，每組電極引腳公頭陣列設(shè)置在承載位移平臺(tái)一側(cè)，通過舵機(jī)裝置上設(shè)置的測試連接母口控制離合，使測試電極與數(shù)字源表斷開或連接。

使每個(gè)子電池電極輸出對(duì)應(yīng)兩個(gè)電極連接在數(shù)字源表上，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)子電池的I-V曲線掃描。

在位置傳感器的輔助下實(shí)現(xiàn)定位，通過計(jì)算機(jī)給微處理器信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)XYZ三個(gè)方向的位移，利用承載位移平臺(tái)移動(dòng)陣列中要測試的一組太陽電池電極引腳公頭，數(shù)字源表對(duì)要測試的一組太陽電池進(jìn)行測試，一組太陽電池測試完成后，計(jì)算機(jī)通過微處理器控制承載位移平臺(tái)上下一組太陽電池對(duì)應(yīng)的電極引腳公頭與測試連接母口對(duì)準(zhǔn)，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)裝置使測試連接母口連接該組電池的電極引腳公頭，從而實(shí)現(xiàn)不同列電池的測量。

利用計(jì)算機(jī)控制位移平臺(tái)、舵機(jī)和數(shù)字源表，實(shí)現(xiàn)同步有序的工作，達(dá)到自動(dòng)化測量的目的。

實(shí)施例2

如圖6所示，本實(shí)用新型一種太陽電池測試系統(tǒng)，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，舵機(jī)裝置8包括舵機(jī)23、舵機(jī)安裝架24、支撐滑板25和滑板26，支撐滑板25安裝在舵機(jī)安裝架24上，滑板26通過滑槽安裝在支撐滑板25上帶動(dòng)測試連接母口9水平移動(dòng)，舵機(jī)23通過舵機(jī)轉(zhuǎn)軸27安裝在支撐滑板25上，舵機(jī)轉(zhuǎn)軸27端頭設(shè)置有連桿裝置28，舵機(jī)23通過連桿裝置28帶動(dòng)滑板26水平移動(dòng)，連桿裝置28為兩個(gè)鉸接的連桿構(gòu)成，舵機(jī)裝置8通過舵機(jī)安裝架24固定連接在承載位移平臺(tái)2上。

實(shí)施例3

本實(shí)用新型一種太陽電池測試方法，包括步驟：

(1)首先對(duì)太陽電池陣列化，本測試系統(tǒng)列舉2行7列總共14塊電池，每個(gè)電池槽開孔為22cm2,每塊電池有子電池3個(gè)。在實(shí)際需求中可繼續(xù)增加電池陣列數(shù)量，實(shí)現(xiàn)電池測試批量化。

(2)對(duì)于不同電池尺寸的樣品，僅需更換電池槽模塊，改變開孔口徑，即可滿足測試尺寸的廣泛性要求，從而實(shí)現(xiàn)模塊化。電池槽模塊配有頂部固定裝置和承載位移品臺(tái)。

(3)每塊電池有3個(gè)子電池，每個(gè)子電池對(duì)應(yīng)兩個(gè)電極，其中一個(gè)正極為公用電極，其余3個(gè)為獨(dú)立電極，分別按照順序排列。每列兩個(gè)電池對(duì)應(yīng)8個(gè)電極，分別把電極引腳連接到X軸的承載位移平臺(tái)側(cè)面，利用舵機(jī)離合來實(shí)現(xiàn)電極引腳與數(shù)據(jù)排線的斷開和連接。

(4)電極之間的信號(hào)切換使用軟件控制，通過信號(hào)反饋導(dǎo)通被測試電池的電極引腳。每個(gè)子電池電極輸出對(duì)應(yīng)兩個(gè)電極，用四線法連接在Keithley2400數(shù)字源表上，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)子電池的I-V曲線掃描。I-V曲線掃描的方法就是模擬了不同光生電壓在pn結(jié)上產(chǎn)生的電流特性，而實(shí)際工作時(shí)pn結(jié)電池的光生電壓確實(shí)不可能是負(fù)的，所以只在我們進(jìn)行測試采用電壓掃描方法的時(shí)候會(huì)有，因?yàn)槲覀兺耆梢酝ㄟ^測試設(shè)備改變外加電壓方向，而這樣做的目的是測試一小段負(fù)壓的電流特性，可以方便找出短路電流(光生電壓為0時(shí))和并聯(lián)電阻，并聯(lián)電阻就是電壓為0點(diǎn)附近的I-V曲線的斜率。

(5)在光學(xué)探測器(位置傳感器)的輔助下實(shí)現(xiàn)定位，通過計(jì)算機(jī)給微處理器信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)XYZ三個(gè)方向的位移。利用高精度的位移平臺(tái)移動(dòng)陣列中要測試的太陽電池到指定位置，數(shù)字源表通過數(shù)據(jù)反饋給計(jì)算機(jī)29，計(jì)算機(jī)29在通過微處理器驅(qū)動(dòng)機(jī)械舵機(jī)依次連接每列電池電極引腳，從而實(shí)現(xiàn)不同列電池的測量。

(6)利用計(jì)算機(jī)通過微處理器控制位移平臺(tái)(包括承載位移平臺(tái)、Y軸水平移動(dòng)平臺(tái)和Z軸升降平臺(tái))、舵機(jī)和太陽電池測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同步有序的工作，達(dá)到自動(dòng)化測量的目的。

通過本實(shí)用新型一種太陽電池測試方法，可以更換不同電池槽模塊，測量多種尺寸大小的電池，還能實(shí)現(xiàn)同一模塊不同尺寸電池的測量；可以適當(dāng)調(diào)節(jié)電池槽陣列的長度，滿足測試電池的數(shù)量要求；可以設(shè)置掃描位置、方向、速率、次數(shù)、步長以及時(shí)間間隔等；可以獲得每一個(gè)子電池器件的開路電壓，短路電流密度，填充因子，能量轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)，并且保存為獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件；可以按照設(shè)置要求，實(shí)現(xiàn)第一塊電池到最后一塊電池的自動(dòng)測量。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。