太阳能模拟器
单片测试仪
安装、运行和维护手册陕西众森电能科技有限公司
公司简介：
陕西众森电能科技有限公司以西安交通大学太阳能研究所为技术依托，致力于新能源产业技术开发、推广，主要产品太阳电池相关测试设备，包括太阳电池组件测试仪，单片太阳电池测试仪，室外太阳电池测试仪，太阳能专用玻璃透过率测试仪，太阳电池光谱响应分析仪及红外太阳能电池组件缺陷测试仪。
我司是国内最早从事太阳电池开发、生产、测试技术研究的单位，经过30多年的经验积累，开发出代表国际水平的最新一代XJCM系列太阳电池测试仪。
XJCM系列太阳电池测试仪采用脉冲氙灯作为模拟太阳光源，色温为5600K，是目前最接近太阳光谱的模拟光源。
XJCM系列太阳电池测试仪具有如下优点：
?国内首创A级光谱标准测试仪，确保了测量不同电池的可靠性和准确性。
?实现了恒定光强单脉冲测试太阳电池特性曲线的功能，恒定光强确保了测试重复精度，重复精度<±0.3%。
?采用高密度多点弹性接触，保证了测试的重复性，重复精度≤±1%
?单脉冲完成快速测试，测试耗时<1秒。
?采用德国进口脉冲氙灯，保证了测试光谱和使用寿命。
?软件处理特设实测数据保存功能，方便分析、处理、引用。
?可测各种太阳电池（晶体硅、非晶硅、碲化镉、硒铟铜等）
1. 引言
本手册用于提供XJCM系列太阳能单片电池测试仪的安装、操作、维护以及故障检修有关的应用知识。
1.1. 概述
XJCM系列单片电池测试仪（如图1-1所示）用于在模拟AM1.5全程陆地条件下测试太阳单片电池。该系统采取上打光模式，利用氙灯模拟太阳光，其光谱与太阳光谱紧密相配，符合ASTM E-927 A级要求以及国际光谱分布标准。
图 1-1 XJCM-9太阳电池分选仪
XJCM系列单片测试仪功能齐全，可测量I-V曲线，短路电流，开路电压，峰值功率，峰值功率点电压、电流，填充因子，转换效率，太阳电池温度。测试期间可对组件温度进行测量，实现I-V数据的温度补偿。
陕西众森电能科技有限公司XJCM系列测试仪配有一个计算机系统，用于控制测试仪的运行并处理测量出的太阳能单片电池性能数据。通过计算机软件设置测试条件，同时提供数据显示选项，通过控制气动信号完成驱动测量夹具进行测试。
图1-2是陕西众森电能科技有限公司XJCM-9单片测试仪的结构示意图，XJCM系列单片测试仪高度集成化，结构紧凑，操作方便，便于维护。
图 1-2 XJCM-9太阳电池分选仪结构图示
陕西众森电能科技有限公司 – Gsolar Power Co.,Ltd.
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1.2.
XJCM 单片电池测试仪，主要型号XJCM-9 / XJCM-8的通用规格，请参阅下表。
型号
XJCM-8 XJCM-9 最大组件测试尺寸
长度 16cm 16cm 宽度 16cm 16cm 光源 灯管类型 进口氙灯 进口氙灯 测量类型 单闪 单次闪光 光谱 AM 1.5 AM 1.5 光谱等级 B 级 A 级 灯管寿命 1,000,000 次 300,000 次 光强范围 70 - 120 mW/cm2 20 - 120 mW/cm2 脉冲宽度 10ms 20ms 光强不均匀性 <3% <2% 电子负载 电压 0-1V 0-1V 电流 0-10A 0-10A 精确度 0.5% 0.5% 电源
电源 单向, 190-240V, 50/60 Hz 单向,19-240V, 50/60 Hz 最大功率 2 kW 3 kW 平均耗能 1 kW/h 1.5 kW/h 系统尺寸 重量 80 kg
80 kg
长x 宽x 高
500 × 500 ×800 mm
500 × 500 ×800 mm
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1.3 通用规格
2. 术语及定义
本手册使用的一系列XJCM系列太阳能电池光电术语及其定义见表1。
表 1 I-V曲线定义
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3. 安全标识
本手册使用的和/或机器上贴附的一系列安全定义和符号见表2。
表 2
安全定义和符号
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3.1. 安全预防措施
以下安全预防措施旨在保护人员维修或操作模拟器时的安全。
表 3
安全预防措施
由于存在高压气体，氙气灯可能会发生剧烈爆炸。处理和弃置时应极其谨慎。应关闭电源及气动，处理氙气灯时，务必戴上安全眼镜。
更换氙气灯或在装置内部进行维修前断开所有AC 电源。电源接通时，机器内存在高压，会造成人员伤亡。氙气灯附近的电子部件上存在高压。不要试图通过常规测试设备测量这些部件上的电压。切勿在没有防护屏或防护罩的电气部件上操作。
长时间运行后，照明区域内的一些内部位置会变热。维修前应留有足够的冷却时间或穿戴防护服。
灯会产生紫外辐射。避免长期接触。灯打开时，切勿直视。请用一些薄片遮盖模拟器。 切勿将电子负载与连续光源（如太阳或白炽灯）一起使用。XJCM 模拟器的需要避免其他光源的影响，否则设备提供的防护功能可能会削弱。
氙气灯闪光时会产生少量臭氧，通风不良处可能需要排气。
3.2.
设施要求
表4中所述的公用设施要求是确保测试仪正确运行的必要条件。
表4 公用设施要求
图 3-1 接口说明
电源接口 接地接口
数据串口 气泵接口 脚踏开关接口
4. 系统描述
以下段落描述了XJCM系列单片电池测试仪的主要部件以及它们在测试过程中的任务。
4.1. 计算机系统描述
XJCM系列测试仪内的计算机系统控制分选机的运行，并处理太阳能电池的性能数据。该计算机系统包含一个计算机（PC）主机、液晶显示器、键盘、光驱、专用测试软件.
控制功能包括启用氙气灯、设置灯强度、设置电子负载电流等级（2.5A、10A）、设置电子负载电压等级（1V 或10V）以及设置测量时的辐照度水平。数据处理功能包括以多达400个数据点的形式输出电池I-V曲线。曲线的图形显示、计算、所有重要性能参数的显示以及运行标题、操作员、运行ID、时间、日期、辐照度和温度的显示都可以在屏幕上进行，操作员/管理员界面可以看见。操作简单的菜单驱动式软件使电池数据可以根据任何温度校正、打印出来并保存。
4.2 XJCM系列太阳电池分选机操作台面
XJCM太阳能电池分选机操作台面由测试刀、测试底板、气缸、滑动模块、照明灯以及气缸控制手动开关，如下图所示。
参考电池
测试探针测试底板测试刀测试操作台
图4-1 操作台
XJCM 系列太阳能电池测试仪，操作步骤如下：
测试刀位置调整：
根据所测电池片尺寸调整测试刀位置，拧松位于滑动模块上的螺丝及测试刀前端的同步固定螺丝，左右调整测试刀的水平位置使得测试刀上探针和所测电池片上栅线正面接触。根据所测电池片的尺寸，取舍测试探针，保证测试探针和底板不直接接触。
气缸上下运动速度的调整：
图4-1 左上角两个金色螺丝用来调节气缸上下运动的速度，左手边的用于调节气缸上行速度，右边则用于调节气缸下行速度。
气动阀门调节旋钮
滑动模块 气缸控制手动开关
照明灯 气缸
电池片的测试：
调整好夹具和测试速度，将需要测量的电池片置于测试底板上，用永磁条固定电池片位置，让探针正面压在电池栅线中间以取得良好接触，保证测量准确性。插上电源线，接好压缩空气气源（压力在5-8个大气压），在关机状态连好测试台与计算机通信电缆，打开电源开关，即可测试，闪光之后，测试结果即显示在计算机上，这样即可获得待测电池的特性。
测试的驱动：
XJCM系列单片测试仪有两种方式驱动测试，可以通过电脑软件上的测试按钮激发测试或者通过脚踏板驱动.
探针必须压在测试电池栅线正中间，以确保良好接触准确测量。
严禁覆盖参考电池。
4.3 灯路控制板与总控制板
XJCM 系列太阳电池分选机采用一个氙灯模拟太阳光，由灯路控制板来控制，灯路控制板是调节光强，闪光时间的控制器，接受来自总控制板的测试信号，总控板受计算机系统控制用于传递测试信号。
灯路控制板和总控制板的图解见下图。
图4-2 灯路控制板与总控制板
注：在更换灯路控制板和总控制板之前，请确认已经清楚了解所有接线的连接位置
灯路控制板
总控制板
气动控制阀
变压器 电容 内部电源 接口板
下图是我司单片分选机的主板，请注意以上几根连线的连接位置
注：请按照正确方式连接所有连线
四根线的连接位置与顺序：红细，红粗，黑粗，黑细
4.4 氙气灯
氙气灯用于在受控环境下给光电池提供模拟太阳光。氙气灯（图4-3）能够均匀地产生波长范围为400-1100nm的光线，并满足ASTM E-927的辐照度要求。在最大面板面积上能够达到±2%的均匀度（各个型号产品技术性能不同，请仔细阅读相关技术参数）。测试平面上的辐照均匀度受灯位置的影响，为了确保最佳光线均匀度，用户不得试图对灯的安装高度进行变动。
XJCM系列太阳电池分选机内部氙灯示意图
氙灯连线样式图
图4-3 XJCM系列太阳能电池分选机氙灯
说明：XJCM系列太阳能电池分选机采用德国进口氙灯，保证模拟光源的光谱符合IEC60904-9相关光谱的匹配
下图是XJCM系列分选机的光谱图，波长范围400-1100nm。
图4-4 XJCM系列太阳能电池分选机所产生的模拟光光谱图IEC60904-9标准就模拟太阳光等级的相关规定：
图4-5 太阳光光谱和XJCM分选机氙灯光谱比较
我司XJCM-9太阳能电池测试仪的光谱与标准光谱比对图显示其光谱达到国际ASTM E-927标准，
等级AAA
注意：
XJCM系列太阳能电池分选机针对不同用户有不同型号分选机供客户选择，请仔细阅读各个型号分选机的相关技术参数
4.5 参考电池
参考电池（图4-1）作为绝对光强度校准参照，也包括在测试仪中，在进行测试时务必不能遮盖，否则将影响测试结果的准确性。
参考电池，严禁覆盖
图4-6 参考电池
5 拆箱取货和安装
拆箱取出XJCM单片测试仪时务必小心。测试仪包装牢固，放在木箱内装运。我司提供免费上门安装服务，请设备采购商根据所采购设备提供以下必要协助：
5.1 XJCM型组件测试仪：
1、安装过程；
拆箱（木箱）：撬杠、榔头若干
安装：叉车（设备自重80Kg）1台，协助人员1-2人
2、调试使用过程：
电脑桌：1个（一般电脑桌规格即可）
接地线：电源插座必须接地；建议再为测试设备独立接地
3、培训：
根据合同条款规定，我方将为使用厂商免费培训1名设备主管人员及1～2名操作人员，请以上人员及时到位。
注意：
1、若果由于其他需求移动未开箱的设备，最好使叉车（测试设备自重80Kg）。
2、请勿在安装人员没有抵达的情况下自行打开包装。