太阳电池检测系统设计

■ 赵爱爽 郑淑刚 李朝 刘晓 王田 王惠

晶澳太阳能有限公司

太阳电池检测系统设计

■ 赵爱爽 郑淑刚 李朝 刘晓 王田 王惠*

晶澳太阳能有限公司

设计了一款双探针太阳能检测系统，可兼具检测单个电池片和小型光伏组件性能；同时使用PLC控制伺服电机使得电池片可精确到达检测点，使得测试数据更加准确。

太阳电池检测系统；探针；PLC

0　引言

太阳电池片生产过程中，为确定所生产电池片的质量，需对电池片的性能进行检测。市面上的太阳电池片检测仪价格比较昂贵，同时功能单一、操作复杂，本文设计了一款使用简单、操作方便，并且脱离于生产线可独立进行检测的电池片检测系统。该系统采用排式探针和聚集式探针双探针结构，兼具检测单个电池片性能和光伏组件性能，可有效采集太阳电池的基本参量。计算机部分对采集到的数据进行分析处理，得出太阳电池的I-V曲线、输出功率曲线和相关性能参数，从而对被测太阳电池性能进行分析评价，并且进行实时动态显示，方便快捷。

1　太阳电池检测系统介绍

本文设计的电池检测系统主要由供电系统、检测系统、传送系统和操作系统组成。系统结构框图如图1所示［1］。

图1　太阳电池检测系统框图

供电系统主要用来为整个系统供电，并具有保护单元。检测系统是整个系统的核心，用于检测并采集电池片的数据。传送系统可将需检测的电池片精确定位在检测点。操作系统主要由显示单元和操作单元组成，操作人员通过操作单元进行操作，并通过显示单元读出数据。

2　检测系统介绍

检测系统作为整个系统的核心部位，承载着检测和采集数据的任务。检测系统包括光源部分和探针部分，其结构框图如图2所示［2］。

图2　检测系统结构框图

光源部分采用的是脉冲氙灯，其具有良好的太阳光模拟特性。当测试的单体太阳电池片或小型光伏组件到达检测点，脉冲氙灯闪光提供模拟太阳光。

探针部分共有两种探针：排式探针和聚集式探针。排式探针共有4对，如图3所示，用于测试单体电池片的效率。当单体电池片到达检测点后，4对探针上下均接触电池片栅线，脉冲氙灯闪光后，探针将采集的数据信息传递给计算机部分进行数据处理。

图3　排式探针结构图

聚集式探针由2对探针组成，如图4所示，用于检测小型光伏组件的性能。使聚集式探针接触小型光伏组件的导线，脉冲氙灯闪光后，探针采集小型光伏组件性能数据。

图4　聚集式探针结构图

3　传送系统介绍

传送系统主要由伺服电机、PLC控制单元、承载装置和传送装置等组成，可将太阳电池传送到检测点，并精确定位。传送系统在整个系统中发挥着重要作用，如果太阳电池略微偏离检测点，系统将不能读出所需数据或数据出现误差。由于单片电池片和小型光伏组件结构不同。探针结构不同，所以检测过程略有不同，下边将分别介绍两种检测方式［3］。

单片电池片效率检测结构如图5所示。图中，SF1为上探针控制伺服电机，SF2为下探针的控制伺服电机，SF3为传送结构的伺服电机，PTZ为探针排检测结构，DC1为单片硅片承载框。将电池片放入承载框中，在PLC的控制下，伺服电机将承载框传动到检测点，即探针排下，精确定位后，通过上下伺服控制上下探针进行接触按压，采集电池片性能数据。单片电池效率检测过程如图6所示。

图5　单片电池片检测结构图

图6　单片电池片检测过程图

小型光伏组件效率检测结构如图7所示。图中，JTZ为聚集式探针排检测结构，DC2为待测模组检测单元。将小型光伏组件中电池的导线放置到聚集探针间，在PLC的控制下，伺服电机使两对聚集探针相向运动，接触并轻轻挤压到小型光伏组件的导线后停止，采集小型光伏组件性能数据，并传送至计算机部分［4］。小型光伏组件检测过程如图8所示。

图7　小型光伏组件检测结构图

图8　小型光伏组件检测过程图

要使单片电池片栅线精确到达排式探针下，离不开PLC的精确控制，本文编写的PLC梯形图程序如图9所示。

图9　PLC梯形图程序

4　操作系统介绍

操作系统主要由计算机部分、操作部分和显示部分组成。

计算机部分对数据采集电路采集到的数据进行分析处理，得出太阳电池的I-V曲线、输出功率曲线和相关性能参数，同时又能将操作指令分析处理后传送给检测系统和传送系统。

在本设计中，使用触摸屏一体机来实现操作和显示，这种新型的人机交互方式具有节约空间、操作方便、操作精度高等其他方式不可比拟的优势。操作人员在触摸屏操作设备运行，检测结果又通过处理反馈到触摸屏显示，方便操作人员操作和读取数据，提高了工作效率。

5　结论

本文首先对整机系统进行了设计，同时着重介绍了检测系统和传送系统。本设计使用排式和聚集式两种探针，分别可以检测单片电池片及小型光伏组件的性能，实现整个系统的功能多样化。由于检测点主要是探针，需要对电池片精确定位，使用PLC作为控制电路的核心，伺服电机作为传送的执行者，能够使太阳电池片精确达到检测点。

本文所设计的系统可以满足太阳电池生产线上分选和测试的需要，测试数据准确、操作方便，大幅提高了生产效率，保证了产品质量，具有一定的实用价值。

［1］薛迎成. PLC与触摸屏控制技术［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［2］李建藩. 气压传动系统动力学［D］. 广东:华南理工大学出版社，1991， 23-51.

［3］张寿明，杨承志.OMRON PLC网络技术［J］. 电气传动自动化， 2003， 25（2）：44-47.

［4］ 夏田，陈婵娟， 祁广利. PLC电气控制技术［M］. 北京：化学工业出版社， 2004.

2015-06-04

王惠（1988—），女，硕士、助理工程师，主要从事半导体材料方面的研究。15613925832@163.com