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一、光伏IV曲线测试的原理及意义

光伏IV曲线测试是光伏技术核心评估工具，它通过测量电池在不同条件下的电流-电压特性来揭示电池性能。这个测试对确定电池效率、优化系统设计至关重要。

IV测试的意义在于，它提供了电池性能的全面视角，包括转换效率和最大功率点等关键参数。这不仅在制造阶段用于质量控制，确保符合标准，也对运行中的光伏系统进行持续监控，及时发现并解决性能问题。

测试原理基于光电效应和电路分析，通常采用可变负载法，通过逐步调整电压来绘制IV曲线，以此获取电池的开路电压、短路电流等数据。对于组件，IV测试是设计和选择最佳电池方案，提升系统效率的关键技术依据。

二、光伏组件测试的温度系数与组件实际的功率之间的关系

温度的变化，主要分三个方面，

1.温度与开路电压的关系，

2.温度与短路电流的关系，

3.温度与输出功率的关系。

1.决定开路电压大小的是半导体的禁带宽度和费米能级，由于温度越高，其费米能级越靠近价带，所以温度越高其开路电压越小，也就是说，温度—开路电压二者的曲线大概是一个斜率为负值的直线，这个在太阳能组件认证的过程中叫做检测太阳能组件的的电压温度系数。

2.温度与短路电流的关系是温度越高短路电流越大，但是需要注意的是这里短路电流升高的趋势要小于上面第一条中开路电压下降的趋势，也就是说温度—短路电流二者的曲线是一个斜率略微为正值的直线，在太阳能组件认证的检测中这个叫做检测太阳能电池的电流温度系数。

堪称光伏组件和光伏电站最重要的一项测试——IV曲线测试

IV曲线，又叫光伏组件特性曲线，是分析光伏组件发电性能的重要依据。一般情况下，组件出厂时都要进行IV曲线测试，以便确定组件的电性能是否正常和功率大小。但是光伏电站中出现光伏组件发电性能问题的电站占总电站数量的比例至少在10%以上，所以对阵列安装后进行IV曲线测试也是非常有必要的。

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首先需要了解几个IV曲线测试非常重要的基本概念。

1、IV曲线。一条包含电流、电压、功率信息的曲线，可以用来测试和分析光伏组件的性能。

IV曲线

2、开路电压Voc（VoltsOpenCircuit）。太阳能光伏板开路时两端的电压，等同于我们日常所用的电池两端的电压。

3、短路电流Isc（Short-circuitCurrent）。太阳能光伏板正负极短路时的电流。

4、最大功率点电压Vmpp（VoltsMaximumPowerPoint）。太阳能光伏板正常工作时的最高输出电压。

5、最大功率点电流Impp。太阳能光伏板正常工作时的最高输出电流。

6、最大功率Pmax，又称最大功率点，是太阳能电池组件所输出的最大功率，数值上等同于最大功率点电压Vmpp和最大功率点电流Impp的乘积。

7、填充因子FF，是太阳能电池品质的量度，数值上等同于实际的最大输出功率除以理想目标的输出功率(Isc′Voc)，FF越大，太阳能电池的质量越高。FF的典型值通常处于60~85%，并由太阳能电池的材料和器件结构决定。

填充因子FF

下面是天合光能的一块275W的光伏组件，参照组件铭牌我们可以知道：

最大功率Pmax：275W

最大功率点电压Vmpp：31.1V

最大功率点电流Impp：8.84A

开路电压Voc：38.1V

短路电流Isc：9.32A

天合光能270W光伏组件铭牌

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我们必须在一定的标准测试条件下才能对光伏组件进行IV曲线测试，这个条件称之为STC（StandardTestCondition），包括3个要素：

太阳辐照度为1000W/m2

电池片温度为25℃大气质量AM=1.5（大气质量是一个无量纲量，它是太阳光线穿过地球大气的路径与太阳光线在天顶角方向时穿过大气路径之比，并假定在标准大气压（101325Pa）和气温0℃时，海平面上太阳光垂直入射的路径为1。）那么，辐照度、温度等将如何影响光伏组件的性能呢？

辐照度越大，短路电流Isc越大，开路电压Voc影响不大。

辐照度对短路电流Isc影响大

温度越高，开路电压Voc越小，短路电流Isc影响不大。

温度对开路电压Voc影响大

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光伏组件IV曲线测试通过IV曲线测试仪来完成。

IV曲线测试接线示意图

测试时应注意：

确保待测组串和逆变器断开。

根据被测试组件的特性、类型和数量对测试仪器进行设置。

I-V曲线测试仪使用电池温度探头时，它应与组件后部紧密接触，并且在朝向模块中心的电池中心。

辐照度不稳定时或过低时会影响STC换算。

IV曲线测试仪测试的数值转换到STC条件下的值和厂家出厂的datasheet值进行对比才有意义。

IV曲线测试结果

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如果光伏组件有故障，那么整个光伏阵列的特性曲线就会出现异常。下图中涵盖了常见的6种异常情况，分别是：1-台阶、2-低电流、3-低电压、4-圆膝、5-垂直腿浅坡、6-水平腿陡坡。

IV曲线常见异常情况

1、台阶或多台阶，通常可以看出光伏阵列中有个别组件的旁路二极管已经短路。

原因可能是光伏组件被阴影遮挡、部分电池片损坏、组件旁路二极管损坏、个别组件的功率偏低。

多台阶

2、低电流，原因可能是组件功率衰减，也可能是测试时操作不当，如辐照度计放置倾角不正确、测试时太阳光强变化过快等造成的。

低电流

3、低电压，原因可能是PID效应、部分光伏组件被完全遮挡、旁路二极管损坏等，还有可能是测试时操作不当，如温度测量不准确造成的。

低电压

4、圆膝或膝盖变形，表现为开路电压和短路电流都正常，但是填充因子偏低，造成这种情况的原因可能是组件老化。

膝盖变形

5、垂直腿浅坡，造成这种情况的原因可能是光伏组件连接电缆电阻过大，连接器电阻过大，电池片的串联电阻过大等。

垂直腿浅坡

6、水平腿陡坡，造成这种情况的原因可能是组串的短路电流不匹配、电池片的并联电阻过大、阴影遮挡等。

水平腿陡坡

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通过分析光伏阵列的IV曲线形状不仅可以初步确定光伏组件的发电性能是否正常，还可以查找到有故障的光伏组件，从而更换故障组件解决问题。

光伏组件出厂后经过运输、搬运、安装才能使用，如果在使用的过程中发现发电量偏低后才来查找原因是不适当的，因为任何一个环节的失误都会造成组件损伤。所以在光伏组件安装前最好对组件进行抽样测试，在光伏组件安装固定后必须对光伏阵列进行全部测试。

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