作者：厦门市三安光电科技有限公司 林桂江 

    聚光光伏（CPV）技术的核心是III-V族聚光多结太阳电池，与其他种类的太阳电池相比，聚光多结太阳能电池具有光电转换效率高、温度特性好、能耗回收周期短等优点，可以最大限度的利用太阳能资源，降低建设电站对环境的破坏。聚光太阳电池是CPV系统最为核心的部件，它负责将高聚焦的太阳能转换为电能，几百倍甚至是上千倍太阳聚光条件下，太阳电池温度很高，工作电流密度大，因此对太阳电池的可靠性要求很高[1]。实际使用中，聚光太阳电池被封装到接收器中，接收器封装对太阳电池进行保护，同时起到散热的作用。为提高聚光太阳电池的可靠性，确保其应用于光伏系统中的安全、可靠和稳定的工作，本文研究了高倍聚光多结太阳电池的加速老化实验方法。

　 1  IEC62108标准关于聚光电池的可靠性要求

　　IEC62108（Concentratorphotovoltaic(CPV)modulesandassemblies-Designqualificationandtypeapproval）[2]是目前唯一聚光太阳能接收器和组件之评估标准的国际规范，规定与要求聚光型太阳能电池最低设计标准与品质，针对每个测试样品指定相关的试验与测试，如：气候试验、诊断试验、电气试验、照射试验、机械试验，使用模块与组件皆须适合在一般露天环境下长时间（20-25年）运转。

　　IEC62108试验程序部分基于IEC61215或IEEE1513中规定的地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型。然而，考虑到CPV接收器和组件的特点，特别是室外现场试验和实验室内试验的不同，以及CPV跟踪排列、高电流密度及快速温度变化的影响，该标准进行了一些变化，规定了新的试验步骤或技术要求。IEC62108标准中要求对接收器进行高温高湿和冷热循环实验以便判断其耐候性。

　　2  聚光太阳电池的热循环实验

　　热循环测试的目的是测定接收器承受温度失配、老化以及其它因重复的温度变化引起的应力的能力。由于聚光太阳电池工作在大于500倍太阳聚光下，其工作电流密度大于5A/cm2，工作温度大于60℃，且昼夜温差较大，因此聚光太阳电池的热循环实验对研究聚光太阳电池的可靠性至关重要。

　　为模拟实际工作条件，IEC62108要求聚光太阳电池在环测箱中进行冷热循环实验，且实验过程中，芯片需通有电流，如表2所示为IEC62108关于聚光太阳电池热循环测试条件选项，图1所示为IEC62108关于聚光太阳电池热循环测试的温度和电流示意图（非等比例）。

　　需要特别指出的是，冷热循环实验需要对芯片的温度和通电时间进行精确的控制，然而事实上芯片的温度很难监控得到，特别是在通大电流的情况下，如图2所示，芯片封装到陶瓷-金属复合板上，陶瓷-金属复合板又安装在散热板上，通常只能检测到环测箱和散热板的温度。图3所示是太阳电池接收器（芯片尺寸10x10mm2）在通不同电流时，环测箱温度（oven）、散热器温度（heatsink）和电池芯片温度（cell）的差异，由图可见，在通有7A电流（约对应于500倍聚光下该电池产生的短路电流的1.25倍），太阳电池芯片实际温度高于环测箱温度约20℃。