改善太阳能电池的测试：加快开发和生产的关键(2)

大面积太阳能电池的测量方案
Source Meter = 数字源表
Solar Cell =太阳能电池
图5. 使用多台源-测量仪器提供足够的驱动电流，用于大面积太阳能电池和电池板的I-V特性分析。
即便如此，合适的测量仪器可以缩短测试时间。源-测量仪器（亦称为数字源表）能同时输出电流和测量太阳能电池的电压。这些仪器集成了（电压或电流）源以及DMM的全部测量功能。（源-测量仪器的优点也适合于输出电压/测量电流模式测量较小尺寸的太阳能电池。）源-测量仪器的输出电流模式允许对负载使用一个以上的源，每个源独立地向太阳能电池提供电流。图5示出了一种接有多个并联电流源的太阳能电池。

使用并联电流源时，在I-V测量的开始阶段，所有电流源都配置为零电流输出，从而使太阳能阵列在施加光照的条件下形成开路电压。可以设置测试序列，再用得到的电流斜坡覆盖所需的多个电流源的以达到要求的输出电流最大值。当第一电流源达到满量程电流时，系统中的下一个电流源继续向太阳能电池阵列注入附加电流，以此类推。如图5所示，应当按照正常工作的太阳能电池的电流极性启动全部电流源。
通过结合高速源与集成源内在的优点和测量功能，数字源表加快了I-V特性分析的速度。数字源表的一个创新特点是支持四象限操作的源功能（见图6）。该功能允许数字源表用作太阳能电池的可变阱（或负载）。采用四象限操作时，如果输出电压为正极性，电流就能流进或流出HI端子，同时保持设置的电压稳定。反之，如果输出电流为正极性，就能设置正极性或负极性的电压源。当负载需要比预置的最大值更高的电压或电流时，数字源表还能在输出电压与输出电流的模式之间自动切换。

Duty cycle limited = 填充因子受限
图6. 在太阳能电池测试期间，四象限工作允许将数字源表用作源或者负载；当用作源时，数字源表能在电压或电流模式之间快速切换。
虽然使用一个直流源和两台DMM能对太阳能电池进行I-V特性分析，但是数字源表避免了测试系统的集成问题。而且，这种测试仪支持快速电压扫描和电流扫描、快速切换模式和同时用高精度测量电路读取全部数据（分辨率典型值为5位半）。
而且，大多数这些仪器都含有固件，避免了由分立DMM和通过GPIB控制电压源导致的吞吐率降低。通常，固件仅需通过GPIB启动和停止信号用于控制。而且，内部的大缓冲器允许将数据累积直至GPIB上出现空闲周期时才将读数发送至PC控制器。与分立GPIB的仪器相比，这些特点的结合具有巨大的吞吐率优势。