太陽能電池也叫光伏電池，其發電過程主要有三部分：第一，半導體材料吸收光能產生出非平衡的電子-空穴對或偶極子；第二，非平衡電子和空穴從產生處向勢場運動，這種運動可以是擴散運動，也可以是漂移運動；第三，非平衡電子和空穴在勢場的作用下向相反的方向運動而分離。在制作出太陽能電池后要對其進行測試和表征，以反映所得電池的性能。

       太陽能電池從研發到生產，每個環節都有不同的測試需求，其光電特性包括伏安 I-V特性分析對推導有關太陽能電池性能的重要參數至關重要，主要包括最大電流 IMAX 和電壓 VMAX、開路電壓 VOC、短路電流 ISC、填充因子FF 以及轉換效率η等。

       為何選擇數字源表來進行太陽能電池的I-V測試？

       許多半導體和電子裝置測試都涉及要盡可能快地輸出電壓和測量電流。整體測試時間是由充電時間、測量時間、放電時間，以及設定和處理測試時間所組成的函數。傳統的電源只能輸出電壓或電流，而無法作為負載吸收能量，而數字源表（SMU）是一種可以提供完整的四象限運行的精密儀表，當工作在第2和第4象限時，可以作為阱（負載）吸收能量，工作在第1和第3象限時，可以作為源輸出能量，而且在源或阱模式下能同時測量電壓、電流和電阻。數字源表（SMU）綜合了電流源、電壓源、電流表、電壓表及電子負載的功能，并能夠輕松地在這些不同功能之間進行切換。這使它能夠獨立測量器件在所有四個測量象限中的I-V特性,不需要使用任何其他設備。這將極大改善測試時間、簡化整體測試系統設計，并提升可用性。除了能夠非常精確地輸出和測量電壓或電流輸出大小,數字源表（SMU）還具有一致性測量特性,可以限定電壓或電流輸出大小,預防器件損壞。

       普賽斯數字源表（SMU）易于整合其它設備來構建完整的測量解決方案

       自2015年開始，普賽斯致力于數字源表的研究，并于2019年率先實現數字源表的國產化，陸續推出了高精度數字源表、插卡式源表等產品，并聯合行業知名廠商為用戶打造科研級單通道及多通道太陽能電池I-V測試系統，為光伏器件的研究、質檢以及應用提供可靠的工具，旨在幫助科研學者節約時間用于下一個科研突破。同時提供了不同的選型配置，滿足不同功率和精度的測試需求。

       單通道I-V測試方案

       單通道I-V測試系統以普賽斯數字源表為核心，搭載3A級太陽能模擬光源、夾具、溫度控制器以及專用I-V測試軟件等組成。可進行短路電流(Isc)、開路電壓(Voc)、填充因子(FF)等參數的測試。

圖：單通道I-V測試系統架構圖

圖：I-V測試曲線圖

       多通道輪詢I-V測試方案

       方案采用多通道LED光源、通道切換器以及S系列臺式源表組成。S源表通過通道切換器輪詢測試多顆鈣鈦礦電池。多通道LED光源提供模擬光源，配套多通道太陽能電池I-V測試軟件提升測試效率。

圖：MPPT輪詢老化測試系統架構圖

       MPPT并行老化測試方案

       采用普賽斯插卡式源表(CS1010C + CS系列子卡)組建多通道老化測試方案，具有通道密度高、同步觸發功能強，多設備組合效率高等特點。每個通道老化一塊電池，最大可支持40個通道老化方案。系統主要分為I-V測試、MPPT追蹤、V-t 測試和I-t測試四個主測試項目。

圖：MPPT并行老化測試系統架構圖

       量子效率測試方案

       方案以普賽斯數字源表為核心，搭配光源系統、光柵掃描單色儀以及樣品測試暗箱，可進行光譜響應度、外量子效率、內量子效率、發射率/透射率、短路電流密度等參數的測試。

圖：量子效率測試系統架構圖

圖：量子效率測試曲線圖

       旁路二極管熱性能測試方案

       熱性能測試旨在確定二極管的溫度特性以及其在連續工作條件下的最大結溫，將組件加熱到指定溫度，并施加Isc或者1.25倍的Isc脈沖電流，脈沖寬度不大于1ms，實時檢測旁路二極管的正向電壓。參照IEC 61215-2規范，采用普賽斯PL系列窄脈沖LIV測試系統或HCPL100高電流脈沖電源作為脈沖電流源，輸出脈沖電流時可同步測量器件電壓，具有源測精度高達0.1%、輸出脈沖邊沿陡(最小100ns)、測試效率高等優點。

 圖：普賽斯PL系列窄脈沖LIV測試系統

圖：普賽斯HCPL100高電流脈沖電源

      PID測試方案

       方案采用E系列高電壓源測單元作為高壓源，給太陽能電池組件的電極和金屬邊框施加1000V或1500V高壓，測兩端之間是否存在漏電流。設備采用恒壓測流模式，最大電壓高達3500V，最小電流低至1nA。

       圖：普賽斯E系列高電壓源測單元

        電池組件測試方案

       鈣鈦礦電池組件通常是通過多塊電池串并聯形成，擁有更大電流和功率。普賽斯HCP大功率脈沖源表最大電流100A，最高功率支持5000W，能夠滿足大功率的電池組件I-V測試需求。

圖：普賽斯HCP系列大電流臺式脈沖源表

       普賽斯儀表推出的精密型數字源表(SMU)是對鈣鈦礦太陽能電池和各種其他器件的進行電性能表征的最佳解決方案。其寬廣的電流和電壓測量范圍，可以為科研及生產制造提供優異的測量性能。結合太陽光模擬器以及專用的上位機軟件，能極大簡化太陽能電池測試效率,可以更精確、更輕松的表征器件。

       關于普賽斯全系列數字源表（SMU）及應用方案的信息，歡迎隨時來電咨詢18140663476。