测量系统 这里所说的测量系统，不包括电子负载，测量的是所有转变为电压量的信号，包括组件电压、组件输出电流在负载电阻上表现的电压、参考电池输出短路电流在其自身安装的精密电阻上表现的电压、还有温度传感器将温度量转化为电压量。测量系统包括数据采集和计算机。 测量系统的误差依赖于数据采集器的位数。通常组件测量系统使用并行4通道12位分辨率数据采集器，理论上可以达到的满量程系统误差小于±0.025%。所以测量系统误差从来都不是组件测量误差的主要来源。 测量系统应该是经过标定的，就是在标准条件下使用不同量值的标准电位计校准测量系统测量电压量的准确度，使得测量系统无论是在满量程条件还是在其它量程下，测量值与标准电位计的标定值之间的标准偏差小于给定值，并且生产商应该给使用者提供这样的标定报告。组件生产商在测量组件的过程中可以仅通过对光源的辐照度进行标定，也就是通过获得标准组件短路电流，就完成了对组件测量系统的设定。不幸的是，我们目前使用的测量系统，大多数是没有经过标定的。没有经过标定的测量系统，就需要在测量组件的过程中对组件的开路电压和短路电流都进行修正，也就是所谓的功率“校准”的方法。 测量系统往往使用500KHz以上的4通道并行数据采集器，在2mS的采集时间内，可以采集4组各1000个以上的数据。这些数据在微观上存在许多的波动。厂家在软件设计上，首先对这些数据进行光辐照度修正和温度修正，然后进行数据平滑处理。 如果使用数据拟合的方法，则完全破坏了数据的真实性，甚至有可能得出错误的结果。实际上，国际上某些性能优异的组件测试系统，采集的有效数据大约仅仅100个，并且不对数据进行任何平滑处理，却保证了所采集数据的准确和有效。 电子负载
图3给出了电子负载的原理图。其中：E1和E2是两个直流电源，并且E1的电压必须大于所测量太阳电池的开路电压；Rh是一个可变电阻；Rp是一个精密电阻，或者被称为负载电阻。当从下向上滑动可变电阻Rh，使得被测量的太阳电池从反向偏置状态向正向偏置状态变化，太阳电池逐渐从短路状态向开路状态变化，从而对太阳电池的I-V特性进行扫描。
上图是一个实际的电子负载电路图。 如果开关SWITCH由断到通，电容C1处于充电过程，太阳电池从开路向短路方向变化，被测量太阳电池处于放电状态，测量的组件电压要高于实际电压，测量的输出功率要高于实际功率。 如果开关SWITCH由通到断，电容C1处于放电过程，太阳电池从短路向开路方向变化，被测量太阳电池处于充电状态，测量的组件电压要低于实际电压，测量的输出功率要低于实际功率。 这个效应在高速测量过程中，特别是使用肖特基三极管作为驱动晶体管Q，影响比较明显。 电子负载的作用不是制造一个I-V特性曲线，而是将被测量组件所固有的I-V特性曲线表现出来。 电子负载的测量端使用四线制，是为了避免引入外部串联电阻。 在组件两端引入串联电阻，因为组件输出电流在这个电阻上产生电压降，使得测量的组件输出电压比实际的组件输出电压低； 在负载电阻两端引入串联电阻，相当于使负载电阻增加，使得测量的组件输出电流的值大于实际组件输出电流的值。 无论是在组件两端引入串联电阻，还是在负载电阻两端引入串联电阻，都改变了组件的I-V特性。在所谓的功率校准使用中，增加组件两端的串联电阻，就可以增加I-V特性的曲线因子；而增加负载电阻两端的串联电阻，就可以减少I-V特性的曲线因子。 在电子负载中，驱动晶体管Q的选择是一项关键的技术。这个晶体管的输出应该具有大电流、高速、低阻抗和有源的特性。如果在这里选用肖特基三极管，实际是将三极管作为一个无源可变电阻使用，随之带来的问题是肖特基三极管漏源之间在某种条件下表现出来的阻抗的不稳定性和阻抗对太阳电池PN结充电的影响。 为了克服电子负载自身产生的震荡，厂家往往更容易在电子负载两端引入串联电阻，使得I-V特性曲线的曲线因子下降。 精度（repeatability precision）：是指多次测量的重复性。精度的大小不能完全代表测量结果的准确与否，因为精度表现的是偶然性误差而不包括系统误差。 不确定度（total measuring uncertainty）：也就是我们通常所说的准确度。这个概念包含了两个含义，一个是测量结果的估计值，一个是测量结果的分布状态。它有两部分组成，系统误差和随机误差，是两者的几何和。系统误差是测试系统固有的误差，是设备和标准器具提供商已经给出的误差量，例如标准组件短路电流Isc的总不确定度≤±3%（U95）就是Fraunhofer实验室给出的标准组件的固定误差。而随机误差是测试人员在测试过程中因为测量的方法和环境因素等引入的误差。对于随机误差，我们必须根据标准偏差的定义进行计算分析。然后，将所有的误差分量，按照统一的置信区间，例如±2σ，计算几何和，得到的就是我们单次测量在规定置信区间的总不确定度。 置信度（confidence level）：单次测量值误差小于总不确定度的概率。 |
