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用于保持、探测和测试太阳能电池温度控制平台、系统和方法

阅读:592发布:2020-05-08

专利汇可以提供用于保持、探测和测试太阳能电池温度控制平台、系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 申请 涉及用于保持、探测和测试 太阳能 电池 的 温度 控制平台、系统和方法。一种用于测试 太阳能电池 的系统包括探针板部分,第一 电压 探针尖端,第一 电流 探针尖端,至少一个第二电压探针尖端,至少一个第二电流探针尖端和用于以下操作的装置:用于第一电压探针尖端的竖直致动以 接触 太阳能电池下侧以及至少一个第二电压探针尖端和至少一个第二电流探针尖端的竖直致动以接触太阳能电池顶表面。探针板部分包括导电顶表面,其被配置成用于接触太阳能电池下侧和第一电流探针尖端;设置在导电顶表面上的第一系列和第二系列的 真空 端口以及冷却剂通道。相比于通过第一系列的真空端口 覆盖 的区域,第二系列的真空端口覆盖导电顶表面的较大区域。,下面是用于保持、探测和测试太阳能电池温度控制平台、系统和方法专利的具体信息内容。

1.一种用于保持、探测和测试太阳能电池温度控制系统(1),所述系统包括:
探针板部分(70),其包括:
导电顶表面(82),其被配置成用于与太阳能电池下侧接触
第一系列的真空端口(124),其被设置在所述导电顶表面(82)上;
第二系列的真空端口(134),其被设置在所述导电顶表面(82)上,其中相比于由所述第一系列的真空端口(124)覆盖的区域,所述第二系列的真空端口覆盖所述导电顶表面(82)的较大区域;和
冷却剂通道(110);
第一电压探针尖端(33);
第一电流探针尖端(29),其与所述导电顶表面(82)接触;
至少一个第二电压探针尖端(53);
至少一个第二电流探针尖端(59);和
竖直致动器(24),其用于引起所述第一电压探针尖端(33)接触所述太阳能电池下侧,并且用于引起所述至少一个第二电压探针尖端(53)和至少一个第二电流探针尖端(59)接触太阳能电池顶表面。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述竖直致动器(24)是气动竖直致动器。
3.根据权利要求2所述的系统,进一步包括:
基部(20),其包括:
第一压端口(21);
第二压力端口(22),其中所述气动竖直致动器(24)与所述第一压力端口(21)和所述第二压力端口(22)流体连通;
基部连接器端口(25);和
基部印刷电路板(26),其连接到所述基部连接器端口(25);
探针卡(50),其被配置成可释放地连接到所述基部(20),其中所述探针卡与所述气动竖直致动器(24)的一部分接合;并且
其中所述探针板部分(70)被配置成可释放地连接到所述基部(20)并接收多个不同形状的太阳能电池。
4.根据权利要求3所述的系统,其中所述基部印刷电路板(26)包括所述第一电流探针尖端(29),并且进一步包括:
一组阳插针(27);和
一对热敏电阻弹簧针(28)。
5.根据权利要求4所述的系统,其中所述基部(20)进一步包括:
对准销(30);
平枢轴销(31);
电压电枢(32),其连接到所述气动竖直致动器(24)并且被设置抵靠所述水平枢轴销(31);并且
其中所述第一电压探针尖端(33)以一配置安装到所述电压电枢(32),由此所述气动竖直致动器(24)的向下移动伴随所述第一电压探针尖端(33)的向上移动,并且所述第一电压探针尖端(33)电连接到所述基部连接器端口(25)。
6.根据权利要求5所述的系统,其中所述探针卡(50)进一步包括:
卡印刷电路板(52),其包括一组阴插针(54),其被配置成与所述一组阳插针(27)对准;
至少一对电枢(56),其连接到所述卡印刷电路板(52);和
至少一对弹簧针,其通过所述至少一对电枢(56)连接到所述卡印刷电路板(52),所述至少一对电枢(56)竖直地定位所述至少一对弹簧针(53,59)。
7.根据权利要求5所述的系统,其中所述探针板部分(70)进一步包括:
外壳(80),其包括被配置成接触所述第一电压探针尖端(33)的电压探针凹痕和被配置成接触所述第一电流探针尖端(29)的外壳触点;
温度传感器(100),其被整合进所述外壳(80)中;
冷却剂通道输入端(110);和
冷却剂通道输出端(114)。
8.根据权利要求7所述的系统,其中所述探针板部分(70)进一步包括:
第一真空通道(120),其具有连接到所述第一系列的真空端口(124)的第一真空输入端(122);
第二真空通道(130),其具有连接到所述第二系列的真空端口(134)的第二真空输入端(132);并且
其中所述第一系列的真空端口(124)和所述第二系列的真空端口(134)相对于彼此布置,使得具有第一形状并且被放置在所述导电顶表面(82)上的太阳能电池仅邻接所述第一系列的真空端口(124),并且具有第二形状且被放置在所述导电顶表面(82)上的太阳能电池邻接所述第一系列的真空端口(124)和所述第二系列的真空端口(134)两者,其中所述第二形状能够与所述第一形状具有不同尺寸和/或不同形状,其中相比于所述第一形状相对于所述导电顶表面(82),所述第二形状的尺寸更接近所述导电顶表面(82)。
9.根据权利要求7所述的系统,其中所述温度传感器(100)进一步包括:
一对电触点(102),其被配置成与所述一对热敏电阻器弹簧针(28)接触。
10.根据权利要求1所述的系统,其进一步包括:
源表(240),其被配置成连接到主计算机(220);
控制板(260),其连接到所述主计算机(220)和所述源表(240),其中所述控制板(260)包括:
微处理器(261);
模数转换器(262);
多个切换继电器(263);和
通用串行总线接口(264);
压力-真空-传感器单元(280),其连接到所述控制板(260)并具有能够监测和控制压力的一系列阀(282)和传感器(284);
冷却剂和贮存器(290),其连接到所述控制板(260)并具有输入端(112)和输出端(114);
平台,其连接到所述控制板(260)、所述压力-真空阀-传感器单元(280)以及所述冷却剂泵和贮存器(290);
其中所述压力-真空阀-传感器单元(280)测量第一系列的真空端口(134)和第二系列的真空端口(134)中的真空,并且在第二尺寸的太阳能电池放置在所述导电顶表面(82)上之后,所述压力-真空阀-传感器单元(280)启用所述第二系列的真空端口(134),并且在移除第二尺寸的太阳能电池之后以及在第一尺寸的太阳能电池放置在所述导电顶表面(82)上之后,所述压力-真空阀-传感器单元(280)停用所述第二系列的真空端口(134);
其中所述控制板(260)启用所述压力-真空阀-传感器单元(280)以调整第一压力端口和第二压力端口之间的压力,从而引起至少一对弹簧针接触对应的太阳能电池引线并引起第一电压探针尖端(33)从下面接触所述太阳能电池,所述控制板(269)测量一对探针尖端和弹簧针中的每一个的连续性以确保电阻在设定阈值之下;并且
其中所述控制板(260)测量探针板温度,所述控制板(260)将电流信号和电压信号路由到所述源表(240)以执行开尔文测量,并且所述控制板(260)将温度数据发送到所述主计算机(220)。
11.一种用于测试太阳能电池的方法,所述方法包括:
将太阳能电池放置在平台的探针板的导电顶表面(82)上(1110);
监测在所述探针板的所述导电顶表面上形成的一系列真空端口上的压力(1120);
将真空仅提供到由所述太阳能电池覆盖的所述一系列真空端口的子集(1130);
通过使冷却剂流动通过所述探针板中的冷却剂通道,调节所述探针板中的温度(1140);
探测所述太阳能电池,所述探测(1150)包括:
竖直地致动所述平台的探针卡,使得至少两对探针接触所述太阳能电池(1151);
测量至少一对探针的连续性以确保到所述太阳能电池的电连接(1152);
使所述太阳能电池暴露于光源(1153);以及
将来自所述至少两对探针的电流信号和电压信号路由到源表以执行所述太阳能电池的开尔文测量(1160)。
12.根据权利要求11所述的方法,其中竖直致动探针卡由气动竖直致动器驱动。
13.根据权利要求11所述的方法,其中调节所述探针板中的温度使用的所述冷却剂是水、乙二醇或丙二醇。
14.根据权利要求11所述的方法,其中竖直致动探针卡包括将所述探针卡与气动竖直致动器基部的一部分接合。
15.根据权利要求12所述的方法,其中竖直致动探针卡包括向下移动所述气动竖直致动器同时向上移动第一电压探针尖端。
16.根据权利要求11所述的方法,其中探测所述太阳能电池需要第一电压探针尖端电连接到基部连接器端口。
17.根据权利要求11所述的方法,其中所述竖直致动探针卡进一步包括:
卡印刷电路板,其包括被配置成与一组阳插针对准的一组阴插针;
至少一对电枢,其连接到所述卡印刷电路板;和
至少一对弹簧针,其通过所述至少一对电枢连接到所述卡印刷电路板,所述至少一对电枢竖直地定位所述至少一对弹簧针。
18.根据权利要求11所述的方法,其中调节所述探针板中的温度通过第一系列的真空端口和第二系列的真空端口实现,所述第一系列的真空端口和第二系列的真空端口相对于彼此布置,使得被放置在所述探针板上的第一尺寸的太阳能电池仅邻接所述第一系列的真空端口,并且被放置在所述探针板上的第二尺寸的太阳能电池邻接所述第一系列的真空端口和所述第二系列的真空端口两者,其中相比于所述第一尺寸的太阳能电池相对于所述导电顶表面,所述第二尺寸的太阳能电池的尺寸更接近所述导电顶表面。
19.根据权利要求11所述的方法,其中暴露所述太阳能电池需要光源选自包括以下项的组:太阳,白炽灯荧光灯,发光二极管以及太阳模拟器
20.一种用于制造太阳能电池测试系统的方法,所述方法包括:
形成具有探针板的平台,所述探针板具有被成形以将太阳能电池接收在其上的导电顶表面;
在所述导电顶表面上形成一系列真空端口以监测压力;
控制器进行编程,以将真空仅提供到由所述太阳能电池覆盖的所述一系列真空端口的子集;
对所述控制器进行编程,以通过使冷却剂流动通过所述探针板中形成的冷却剂通道从而调节所述探针板中的温度;
对所述控制器进行编程,以通过:
竖直地致动所述平台的探针卡,使得至少两对探针接触所述太阳能电池;
测量至少一对探针的连续性以确保到所述太阳能电池的电连接;
使所述太阳能电池暴露于光源;以及
将来自所述至少两对探针的电流信号和电压信号路由到源表以执行所述太阳能电池的开尔文测量;
来探测所述太阳能电池。

说明书全文

用于保持、探测和测试太阳能电池温度控制平台、系统和

方法

技术领域

[0001] 本申请涉及太阳能电池的测试,并且更具体地,涉及用于光电太阳能电池的柔性测试的系统和方法。

背景技术

[0002] 已经使用太阳能电池(例如光伏电池(PVC))多年,以从太阳光产生电能。在下文,术语“太阳能电池”和“PVC”将可互换地使用,并且指的是由于暴露于光产生电的电池。已经在太空和地面应用中部署通常包括许多单个电池的太阳能电池板
[0003] 使用将太阳光集中到较小区域的反射镜、反射器和/或透镜,地面光伏电池可暴露于“多个”太阳源,这导致每平方单位的区域的较高的辐射能。这种集中是期望的,以使得每个电池产生较高电流。该能量的集中平产生高水平的热量,其将应力设置在PVC的内部结构上,以及电连接部和机械附接点。温度梯度通常在PVC的相邻部分之间建立。
[0004] 随着时间推移,这些升高的温度和温度梯度降低PVC的性能并能够触发PVC,电连接部或机械附接点故障。将理解,PVC发生故障的状况允许工程师开发解决方案,以调解PVC和相关结构内的设计问题。应力测试能够协助设计发生故障率指标,其对于商业应用中使用PVC的系统集成器是有用的。
[0005] 因此,用于地面光伏电池的测试设备和技术经设计以不仅通过接近可能由PVC可见的入射光和环境条件,而且通过对PVC施加热应力,测试PVC,以确定热应力对PVC的长期影响。相比于通常在商业应用中见到的,这些方法能够涉及产生较高的热应力和较陡的温度梯度,产生这些热应力允许在相当短的时间段内表征PVC。
[0006] 在PVC上重新产生热应力能够以各种方式实现。电流测试包括将PVC暴露于集中的太阳光达延长的时间段,将PVC放置在热循环室中,以模拟不同的热状况以及施加电流,以对PVC和电连接部施加应力。
[0007] 许多热测试花费相对长的时间段进行。热测试方法包括放置PVC以在温度控制的环境(诸如热循环室)中测试,其中在室内,能够控制环境温度。接着,在不同的时间段,环境温度被循环到不同温度,然后测量PVC的性能以确定PVC如何被影响。通常,所有的部件使用热循环室与内部环境温度均衡需要一些时间,因此用于一些测试的循环时间可能相当长,每个循环持续几分钟到几小时。
[0008] 此外,热循环室通常不表示场(field)的操作条件。热循环室在相对长的时间段热对流地均衡加热或冷却PVC测试样品。相比之下,场温度应力通常发生地快的多。另外,场中的热分布在整个PVC组件中通常趋向于不均匀。例如,在热循环室中,温度从太阳能电池的前部到后部,并且在机械和电互连处通常是一致的。然而,在场中,太阳光加热PVC的前部,而PVC的后部通常附接到散热片结构,从而从PVC的前部到PVC的后部产生温度梯度。另外,在场中,机械和电连接部通常接收来自太阳光的相对少的热量,或不接受来自太阳光的热量,但是接收来自穿过它们的对流、热传导或电流的大量的热。
[0009] 另一个热测试方法是黑暗正向热循环(dark forward thermal cycle)。通常在热循环室中进行的黑暗正向热循环涉及向前偏移PVC,以产生通过PVC的电流。产生的电流近似地模拟通过利用太阳光照明PVC产生的电流量。相比于仅使用照明,使用黑暗正向热循环方法迫使更多的电流通过PVC是可能的。
[0010] 这些测试方法中的每一个需要使用唯一一组参数,对于大量的不同尺寸的PVC,都具有测试参数的一致使用,以确保可靠性和准确性。更具体地,由于使用螺纹真空端口(具有插入PVC的金属毛刺),以及使用叶片探针(在探测时引起PVC的摩擦和损坏),许多先前操作的测试方法导致对大量受测PVC的损坏。至今,需要不同程度的系统重新配置的不同尺寸的PVC的测试之间的转变是费时的,效率低的,并且损害PVC。
[0011] 由此下面的公开中提供了超过现有技术的优点。发明内容
[0012] 本公开描述了一种用于保持、探测以及测试太阳能电池的安全、可靠并且高效的温度控制系统。在一个示例中,一种用于测试太阳能电池的平台包括探针板部分,第一电压探针尖端,第一电流探针尖端,至少一个第二电压探针尖端,至少一个第二电流探针尖端,以及用于引起第一电压探针尖端接触太阳能电池下侧并引起至少一个第二电压探针尖端和至少一个第二电流探针尖端接触太阳能电池顶表面的竖直致动器。探针板部分包括导电顶表面,其被配置成接触太阳能电池下侧和第一电流探针尖端,设置在导电顶表面上的第一系列和第二系列的真空端口,以及冷却剂通道。相比于由第一系列的真空端口覆盖的区域,第二系列的真空端口覆盖导电顶表面的较大区域。
[0013] 在另一个示例中,一种用于测试太阳能电池的方法包括将太阳能电池放置在平台的探针板的导电顶表面上,监测探针板的导电顶表面上的一系列真空端口上的压力,将真空仅提供到由太阳能电池覆盖的一系列真空端口的子集,通过使冷却剂流动通过探针板中的冷却剂通道,调节探针板中的温度,以及探测太阳能电池。探测太阳能电池包括竖直地致动平台的探针卡,使得至少两对探针接触太阳能电池,测量至少一对探针的连续性以确保到太阳能电池的电连接,使太阳能电池暴露于光源,以及将来自至少两对探针的电流和电压信号路由到源表,以执行太阳能电池的开尔文测量。
[0014] 在另一个示例中,一种用于制造太阳能电池测试系统的方法包括形成具有探针板的平台,探针板具有被成形以将太阳能电池接收在其上的导电顶表面,在导电顶表面上形成一系列真空端口以监测压力,对控制器进行编程以将真空仅提供到由太阳能电池覆盖的一系列真空端口的子集,以及对控制器进行编程以通过使冷却剂流动通过探针板中形成的冷却剂通道从而调节探针板中的温度并探测太阳能电池。对控制器进行编程以探测太阳能电池包括竖直地致动平台的探针卡,使得至少两对探针接触太阳能电池,测量至少一对探针的连续性以确保到太阳能电池的电连接,使太阳能电池暴露于光源,以及将来自至少两对探针的电流和电压信号路由到源表以执行太阳能电池的开尔文测量。
[0015] 根据下面的说明,附图以及随附权利要求,所公开的用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台的其它方面和优点将明显。

附图说明

[0016] 同时提交的附图表示本公开的一个示例的各种透视图(例如,从上面、下面、侧面视图,各个部件视图,组合的系统视图)。本领域技术人员应当理解,这些附图中示出的具体部件仅仅是代表性的,并不是限制性的。因此,本公开不在于任何单个部件,而是在所描述的它们具体的布置中描述的部件的集合中。并且本领域技术人员应当理解,本公开教导所描述的公开内容以及将某些公开的部件替换为用于类似目的的部件的那些示例,这不会干扰本公开的新颖特征。
[0017] 图1是所公开的用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台的一个示例的顶部透视图。
[0018] 图2是模化探针板部分被移除的情况下的图1平台的子组件的顶部透视图。
[0019] 图3A和图3B是连接到图1的平台的基部连接器端口的基部印刷电路板的底部透视图。
[0020] 图3C是连接到图1的平台的基部连接器端口的基部印刷电路板的顶部透视图。
[0021] 图4A是模块化探针板部分被移除的情况下的图1的平台的子组件的顶部透视图。
[0022] 图4B是图4A的平台的气动竖直致动器子组件的剖视图。
[0023] 图5A和图5B是探针卡和模块化探针板部分被移除的情况下的图1的平台的子组件的顶部透视图。
[0024] 图6A和图6B是图1的平台的气动竖直致动器子组件的顶部透视图。
[0025] 图7A是图1的平台的探针卡子组件的底部透视图。
[0026] 图7B是图7A的探针卡子组件的顶部透视图。
[0027] 图7C是图1的平台的气动竖直致动器子组件和探针卡子组件的剖视图。
[0028] 图8A是所公开的用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台的模块化探针板子组件的顶部透视图。
[0029] 图8B是图8A的模块化探针板子组件的底部透视图。
[0030] 图8C是图8A的所公开的用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台的示例的平台的分解的顶部透视图。
[0031] 图9A是所公开的用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台的模块化探针板的详细透视图。
[0032] 图9B是图9A的平台的模块化探针板和基部印刷电路板子组件之间的界面的详细剖视图。
[0033] 图10是包含图1-9A的所公开的用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台的示例的系统的电气原理图。
[0034] 图11是示出描述用于温度控制地保持、探测和测试太阳能电池的方法的流程图

具体实施方式

[0035] 所公开的光伏电池(下文的“PVC”)测试系统和方法利用一种被配置成固定不同尺寸的PVC的平台以进行安全、可靠且高效的测试。当PVC被引入系统用于测试时,系统自动地将真空仅提供到由PVC覆盖的端口,并且系统可以将电触点柔性地应用到PVC的电触点。这种类型的PVC测试提供不同尺寸的PVC的测试之间的更有效的转变,同时不需要改变或修改现有技术的系统所需要的不同的PVC测试之间的设备。虽然下面的讨论将所公开的系统和方法的各种示例描述为自动可适于不同形状和尺寸的PVC,但是应当理解,本公开的平台可以包括可互换的探针板和/或可互换的探针卡,使得所公开的系统和方法以最小程度的手动重新配置与各种PVC兼容。
[0036] 如图1中所示,所公开的用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制平台(通常用1表示)的示例被示出接收太阳能电池10。平台1包括基部20,探针卡50以及探针板70。如图2中所示,基部20包括第一压力端口21,第二压力端口22,基部连接器端口25,这三个都被设置在基部20的外部上。图2中的气动竖直致动器24与第一压力端口21和第二压力端口22两者流体连通,由此,第一压力端口21和第二压力端口22之间的相对压力的变化影响气动竖直致动器24的移动。气动竖直致动器24的功能能够通过各种致动装置实现,诸如通过电动达驱动的螺旋式驱动,弹簧偏置电容器连接或气动竖直致动器薄饼状(pancake)冲压空气装置,如从佛罗里达州盖恩斯维尔市的Fabco-Air,Inc.购得的型号为PSD1-0-125的双动式薄饼状致动器(double-action pancake actuator)。
[0037] 如图3A,图3B和图3C中所示,基部印刷电路板26包括到基部连接器端口25的电连接,并且如图2中所示,固定地安装在基部20上。探针卡50和探针板70(图1)可释放地连接到基部20的外部23(同样见图5A和图5B),而探针卡50接合气动竖直致动器24的一部分,使得气动竖直致动器的运动影响探针卡50的运动(图4A和图4B)。虽然图1示出一个尺寸的太阳能电池10,但是探针板70(图1)可以被配置成接收多个不同形状的太阳能电池,用于在各种温度和光条件下进行电气性能测试。在其它示例中,基部20、探针卡50和探针板70中的任何一个可以与彼此一体地形成。
[0038] 如图3A,图3B和图3C中所示,在示例中,基部印刷电路板26包括第一电流探针尖端29并且可以包括一组阳插针27和一对热敏电阻器弹簧针28。如图5A和图5B中所示,一对热敏电阻器弹簧针28和第一电流探针尖端29被设置在基部20的外部23上。在示例中,基部20包括基部的外部23上的对准销30。如图6A和图6B中所示,基部20(图2)可以容纳电压电枢
32,其连接到气动竖直致动器24,并且被设置成抵靠水平枢轴销31。第一电压探针尖端33以一布置安装到电压电枢32,使得气动竖直致动器24的向下移动影响第一电压探针尖端33的向上移动。第一电压探针尖端33电连接到基部连接器端口25(图2)。
[0039] 如图7A,图7B和图7C中所示,探针卡50可以包括卡印刷电路板52,其具有被配置成与基部印刷电路板26上的一组阳插针27对准的一组阴插针54(图3C)。如图7B中所示,至少一对电枢56连接到卡印刷电路板52,其中一对电枢可以竖直地定位一对弹簧针,这可以采取第二电压探针尖端53和第二电流探针尖端59的形式。如图1中所示,在将太阳能电池放置在探针板70上后,气动竖直致动器24的移动引发与太阳能电池10的电接触,太阳能电池1的测试可以开始。与太阳能电池10形成至少两个电压触点,一个通过第一电压探针尖端33来自下面(图6A和图6B),并且至少一个通过第二电压探针尖端53来自上面。与太阳能电池10形成至少两个电流触点,一个通过第一电流探针尖端29从下面开始(图3A-3C),并且至少一个通过第二电流探针尖端59从上面开始。
[0040] 如图8A,图8B和图8C中所示,探针板70的一个示例可以包括外壳80,其具有连接到嵌入在外壳80中的温度传感器100(在图8A,图8B和图9A中用虚线示出)的电触点102(图9A中所示),以及设置在外壳内的冷却剂通道110。冷却剂通道110包括外壳80的输入端侧表面88上的冷却剂通道输入端112和外壳的输出端侧表面89上的冷却剂通道输出端114。在这个示例中,冷却剂通道110填充有水、防冻剂或本领域技术人员已知的其它冷却剂流体。在该示例中,探针板70包含外壳80内的第一真空通道120,其具有输入端侧表面88上的第一真空输入端122和导电顶表面82上的第一系列的无螺纹的真空端口124。在现有技术的系统中,这种真空端口是螺纹的,以允许不被较小尺寸的PVC覆盖的端口可互换填塞。将从这种螺纹的端口脱开的金属毛刺通常将引起对PVC的表面的损坏。本公开不再需要螺纹的端口,因为其基于呈现的PVC的尺寸,动态地调整施加到真空端口的压力。
[0041] 探针板70也包含外壳80内的第二真空通道130,输入端侧表面88上的第二真空输入端132以及导电顶表面82上的第二系列的无螺纹的真空端口134。图8A示出第一系列的无螺纹真空端口124和第二系列的无螺纹真空端口134,它们能够相对于彼此被布置,使得被放置在导电顶表面82上的第一尺寸的太阳能电池仅邻接第一系列的无螺纹的真空端口124,并且被放置在导电顶表面82上的第二尺寸的太阳能电池邻接第一系列的无螺纹真空端口124和第二系列的无螺纹真空端口134两者,其中相比于第一尺寸的太阳能电池相对于导电顶表面82,第二尺寸的太阳能电池的尺寸更接近导电顶表面82。因此,当第二尺寸的太阳能电池被放置在导电顶表面82上时,与当第一尺寸的太阳能电池被放置在导电顶表面82上时不同,真空被施加到第二系列的无螺纹真空端口134,因为系统能够感测到它们被覆盖。在一个示例中,导电顶表面82基本上由诸如金的导电材料覆盖到一定程度,这允许太阳能电池下侧12(未示出)与导电顶表面82充分接触,以进行安全且高效的电流传导。在该示例中,太阳能电池下侧12被配置用于充分地接触导电顶表面82,其接着导电连接到第一外壳触点92。
[0042] 如图9A和图9B中所示,探针板70的一个示例可以具有整合进外壳80的温度传感器100,并且可以包括一对电触点102。该对电触点102被配置成与一对热敏电阻器弹簧针28接触。根据探针板70和基部20之间的连接,第一外壳触点92被配置成与第一电流探针尖端29接触,并且对准孔96与对准销30对准(图4A,图5A和图5B)。在一个进一步示例中,对准孔96,第一外壳触点92以及一对电触点102中的每一个被设置在导电顶表面82的侧面配对表面86上。在一个优选示例中,第一外壳触点92被完全设置在侧面配对表面86的外部上。如图9A中所示,侧面配对表面86被配置成包括电压探针凹痕83,以在其接触太阳能电池下侧12时允许第一电压探针33操作。
[0043] 如图10中所示,在本公开的另一个示例中,用于测试太阳能电池10的系统(通常用200表示)包括主计算机220,连接到主计算机220的源表240,连接到主计算机220和源表240的控制板260,以及连接到控制板260的平台1和压力-真空-传感器单元280。控制板260包括微处理器261,模数转换器(“A-D转换器”)262,多个切换继电器263,以及通用串行总线接口(“USB接口”)264。系统200还包括压力-真空阀-传感器单元280,其连接到控制板260并具有能够监测和控制压力的一系列阀282和传感器284。
[0044] 系统200内的压力-真空阀-传感器单元280测量第一系列的无螺纹真空端口124和第二系列的无螺纹真空端口134中的真空。在一个示例中,当被放置在探针板70的外壳80的顶表面82上时,具有第一形状的太阳能电池仅覆盖第一系列的无螺纹真空端口124。并且,当被放置在探针板70的外壳80的顶表面82上时,具有第二形状(其可以是与第一形状不同的尺寸和/或形状)的太阳能电池覆盖第一系列的无螺纹真空端口124和第二系列的无螺纹真空端口134两者。在将第二尺寸的太阳能电池放置在探针板70的外壳80的顶表面82上后,系统200中的压力-真空阀-传感器单元280启用第二系列的无螺纹真空端口134。然后,在移除第二尺寸的太阳能电池之后,并且在将第一尺寸的太阳能电池放置在探针板70外壳80的顶表面82上后,压力-真空阀-传感器单元280停用第二系列的无螺纹真空端口134。
[0045] 控制板260启用压力-真空阀-传感器单元280以调整第一压力端口21和第二压力端口22之间的压力,引起至少一对弹簧针53和59(图7A和图7B)接触对应的太阳能电池上的引线,并且引起第一电压探针尖端33(图6A和图6B)从下面接触太阳能电池10(图1)。控制板260测量对应的探针尖端对33的连续性,从而基于各个测试参数,确保电阻在设定阈值之下。
[0046] 控制板260可以控制冷却剂和贮存器290的操作,所述冷却剂泵和贮存器290可以循环冷却剂通过探针板70并且可以连接到冷却剂通道输入端112和冷却剂通道输出端114。控制板260测量探针板70的温度并将电流和电压信号路由到源表240,以执行开尔文测量。控制板260将温度数据发送到主计算机220。
[0047] 图11示出一种用于利用本文所描述的且在图1-10中所示的平台1保持、探测和测试太阳能电池的温度控制方法(通常用1000表示)。如方框1110中所示,方法始于将太阳能电池10放置在平台1的探针板70的顶表面82上。在方框1120中,通过传感器单元280监测顶表面82上的一系列真空端口124、134上的压力。在方框1130中,真空通过外部源(未示出)仅被提供到由太阳能电池10覆盖的一系列真空端口124的子集。在方框1140中,借助,例如泵或常规的冷却剂系统(未示出),使冷却剂流动通过探针板70中的冷却剂通道110,调节探针板70的温度。下一步,如方框1150中所示,通过方框1151中所示的竖直致动平台1的探针卡50,探测太阳能电池10,因此探针卡50的至少一对探针接触太阳能电池10,如方框1152中所示,测量至少一对探针的连续性以确保到太阳能电池10的电连接,并且在方框1153中,太阳能电池10接着暴露于光源(未示出)。如方框1160中所示,来自探针卡50的至少一对探针的电流和电压信号被路由到源表240,以执行太阳能电池10的开尔文测量。例如,暴露给太阳能电池的光源可以是,诸如部分或全部来自太阳,白炽灯荧光灯,发光二极管或太阳模拟器的任何合适形式的电磁辐射
[0048] 太阳模拟器可以是光源,或者更一般地,电磁辐射源,其引导人工产生的集中光束照射在太阳能电池上。例如,太阳模拟器可以用集中照明来照射太阳能电池,所述集中照明匹配强度范围40W/cmw到120W/cmw(500到1300Suns(sun,太阳光强单位))的美国材料与试验协会(ASTM)空气质量1.5D光谱。包括AM0,AM1.5和AM2的标准参考光谱在ASTM G-173-03进行描述,其购自ASTM Intemational,West Conshohocken,PA。
[0049] 条款1.一种用于保持、探测和测试太阳能电池的温度控制系统,所述系统包括:探针板部分,其包括被配置成用于与太阳能电池下侧接触的导电顶表面;被设置在所述导电顶表面上的第一系列的真空端口;被设置在所述导电顶表面上的第二系列的真空端口,其中相比于由所述第一系列的真空端口覆盖的区域,所述第二系列的真空端口覆盖所述导电顶表面的较大区域;以及冷却剂通道;第一电压探针尖端;与所述导电顶表面接触的第一电流探针尖端;至少一个第二电压探针尖端;至少一个第二电流探针尖端;以及竖直致动器,其用于引起所述第一电压探针尖端接触所述太阳能电池下侧,并且用于引起所述至少一个第二电压探针尖端和至少一个第二电流探针尖端接触太阳能电池顶表面。
[0050] 条款2.根据条款1所述的系统,其中所述竖直致动器是气动竖直致动器。
[0051] 条款3.根据条款2所述的系统,其还包括:基部,其包括:第一压力端口;第二压力端口,其中所述气动竖直致动器与所述第一压力端口和所述第二压力端口流体连通;基部连接器端口;以及连接到所述基部连接器端口的基部印刷电路板;探针卡,其被配置成可释放地连接到所述基部,其中所述探针卡与所述气动竖直致动器的一部分接合;并且其中所述探针板部分被配置成可释放地连接到所述基部,并且接收多个不同形状的太阳能电池。
[0052] 条款4.根据条款3所述的系统,其中所述基部印刷电路板包括所述第一电流探针尖端,并且还包括:一组阳插针;以及一对热敏电阻器弹簧针。
[0053] 条款5.根据条款4所述的系统,其中所述基部还包括:对准销;水平枢轴销;电压电枢,其连接到所述气动竖直致动器并且被设置成抵靠所述水平枢轴销;并且其中所述第一电压探针尖端以一配置安装到所述电压电枢,使得所述气动竖直致动器的向下移动伴随着所述第一电压探针尖端的向上移动,并且所述第一电压探针尖端电连接到所述基部连接器端口。
[0054] 条款6.根据条款5所述的系统,其中所述探针卡还包括:卡印刷电路板,其包括被配置成与所述一组阳插针对准的一组阴插针;至少一对电枢,其连接到所述卡印刷电路板;以及至少一对弹簧针,其通过所述至少一对电枢连接到所述卡印刷电路板,所述至少一对电枢竖直地定位所述至少一对弹簧针。
[0055] 条款7.根据条款5所述的系统,其中所述探针板部分还包括:外壳,其包括被配置成接触所述第一电压探针尖端和所述第一电流探针尖端的触点;被整合进所述外壳的温度传感器;冷却剂通道输入端;以及冷却剂通道输出端。
[0056] 条款8.根据条款7所述的系统,其中所述探针板部分还包括:第一真空通道,其具有连接到所述第一系列的真空端口的第一真空输入端;第二真空通道,其具有连接到所述第二系列的真空端口的第二真空输入端;并且其中所述第一系列的真空端口和所述第二系列的真空端口相对于彼此被布置,使得具有第一形状并且被放置在所述导电顶表面上的太阳能电池仅邻接所述第一系列的真空端口,并且具有能够以是与所述第一形状不同尺寸和/或不同形状的第二形状的并且被放置在所述导电顶表面上的太阳能电池邻接所述第一系列的真空端口和所述第二系列的真空端口两者,其中相比于所述第一形状相对于所述导电顶表面,所述第二形状的尺寸更接近所述导电顶表面。
[0057] 条款9.根据条款4所述的系统,其中所述温度传感器还包括:一对电触点,其被配置成与所述一对热敏电阻器弹簧针接触。
[0058] 条款10.根据条款1所述的系统,其还包括:源表,其被配置成连接到主计算机;控制板,其连接到所述主计算机和所述源表,其中所述控制板包括:微处理器;模数转换器;多个切换继电器;以及通用串行总线接口;压力-真空阀-传感器单元,其连接到所述控制板并具有能够监测和控制压力的一系列阀和传感器;冷却剂泵和贮存器,其连接到所述控制板并具有输入端和输出端;平台,其连接到所述控制板,所述压力-真空阀-传感器单元以及所述冷却剂泵和贮存器;其中所述压力-真空阀-传感器单元测量第一系列的真空端口和第二系列的真空端口中的真空,并且在将第二尺寸的太阳能电池放置在所述导电顶表面上之后,所述压力-真空阀-传感器单元启用所述第二系列的真空端口,并且在将第一尺寸的太阳能电池放置在所述导电顶表面上之后,所述压力-真空阀-传感器单元停用所述第二系列的真空端口;其中所述控制板启用所述压力-真空阀-传感器单元,以调整第一压力端口和第二压力端口之间的压力,从而引起至少一对弹簧针接触对应的太阳能电池引线,并且引起第一电压探针尖端从下面接触所述太阳能电池,所述控制板测量一对探针尖端和弹簧针中的每一个的连续性,以确保电阻在设定阈值之下;并且其中所述控制板测量探针板温度,所述控制板将电流和电压信号路由到所述源表,以执行开尔文测量,并且所述控制板将温度数据发送到所述主计算机。
[0059] 条款11.一种用于测试太阳能电池的方法,所述方法包括:将太阳能电池放置在平台的探针板的导电顶表面上;监测在所述探针板的所述导电顶表面上形成的一系列真空端口上的压力;将真空仅提供到由所述太阳能电池覆盖的所述一系列真空端口的子集;通过使冷却剂流动通过所述探针板中的冷却剂通道,调节所述探针板中的温度;探测所述太阳能电池,所述探测包括:竖直地致动所述平台的探针卡,使得至少两对探针接触所述太阳能电池;测量所述至少一对探针的连续性,以确保到所述太阳能电池的电连接;使所述太阳能电池暴露于光源;以及将来自所述至少两对探针的电流和电压信号路由到源表,以执行所述太阳能电池的开尔文测量。
[0060] 条款12.根据条款11所述的方法,其中竖直致动探针卡由气动竖直致动器驱动。
[0061] 条款13.根据条款11所述的方法,其中调节所述探针板中的温度中使用的所述冷却剂是水、乙二醇或丙二醇。
[0062] 条款14.根据条款11所述的方法,其中竖直致动探针卡包括将所述探针卡与所述气动竖直致动器基部的一部分接合。
[0063] 条款15.根据条款11或14所述的方法,其中竖直致动探针卡包括向下移动所述气动竖直致动器同时向上移动第一电压探针尖端。
[0064] 条款16.根据条款11所述的方法,其中探测所述太阳能电池需要第一电压探针尖端电连接到基部连接器端口。
[0065] 条款17.根据条款11所述的方法,其中所述竖直致动探针卡还包括:卡印刷电路板,其包括被配置成与所述一组阳插针对准的一组阴插针;至少一对电枢,其连接到所述卡印刷电路板;以及至少一对弹簧针,其通过所述至少一对电枢连接到所述卡印刷电路板,所述至少一对电枢竖直地定位所述至少一对弹簧针。
[0066] 条款18.根据条款11所述的方法,其中调节所述探针板中的温度通过第一系列的真空端口和第二系列的真空端口实现,第一系列的真空端口和第二系列的真空端口相对于彼此布置,使得被放置在所述探针板上的第一尺寸的太阳能电池仅邻接所述第一系列的真空端口,并且被放置在所述探针板上的第二尺寸的太阳能电池邻接所述第一系列的真空端口和所述第二系列的真空端口两者,其中相比于所述第一尺寸的太阳能电池相对于所述导电顶表面,所述第二尺寸的太阳能电池的尺寸更接近所述导电顶表面。
[0067] 条款19.根据条款11所述的方法,其中暴露所述太阳能电池需要光源选自包括以下项的组中:太阳,白炽灯,荧光灯发光二极管,以及太阳模拟器。
[0068] 条款20.一种用于制造太阳能电池测试系统的方法,所述方法包括:形成具有探针板的平台,其具有被成形以将太阳能电池接收在其上的导电顶表面;在所述导电顶表面上形成一系列真空端口,用于监测压力;对控制器进行编程,以将真空仅提供到由所述太阳能电池覆盖的所述一系列真空端口的子集;对所述控制器进行编程,以通过使冷却剂流动通过所述探针板中形成的冷却剂通道,调节所述探针板中的温度;对所述控制器进行编程,以探测所述太阳能电池,这通过:竖直地致动所述平台的探针卡,使得至少两对探针接触所述太阳能电池;测量所述至少一对探针的连续性,以确保到所述太阳能电池的电连接;使所述太阳能电池暴露于光源;以及将来自所述至少两对探针的电流和电压信号路由到源表,以执行所述太阳能电池的开尔文测量。
[0069] 如前述中所公开的,本公开的PVC测试系统和方法可以利用一种被配置成固定不同尺寸的PVC的平台进行安全、可靠且高效的测试。虽然下面的讨论将所公开的系统和方法的各种示例描述为自动可适于不同形状和尺寸的PVC,但是应当理解,本公开的平台可以包括可互换的探针板和/或可互换的探针卡,使得所公开的系统和方法以最小程度的手动重新配置与各种PVC兼容。根据前述内容,应当理解,为了说明目的,本文已经描述本公开的具体示例,但是在不偏离本公开的情况下,可以进行各种修改。在特定示例的背景下描述的本公开的方面可以在其它示例中组合或除去。此外,虽然在那些示例的背景下已经描述与本公开的某些示例相关联的优点,但是其它示例也可以表现出这些优点,并且不是所有的示例需要必要地表现出这些优点,以落入本公开的范围内。因此,本公开仅仅通过随附权利要求限定。
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