脈衝線光源形式的單體太陽電池測試儀的製作方法
2023-08-05 13:14:26 2
專利名稱：脈衝線光源形式的單體太陽電池測試儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種單體太陽電池測試儀，尤其涉及一種脈衝線光源形式的單體太陽電池測試儀，能測定單體太陽電池的伏安特性，並進而求出各種電性能參數。屬於太陽電池測試技術領域。
單體太陽電池測試儀一般由太陽能模擬器、電子負載及計算機數據處理系統等幾個部分組成成套或配套設備，其中太陽能模擬器有穩態的和脈衝式兩種，國外早期的單體測試設備都是穩態的，模擬太陽光照在被測電池上，由測試電路測量電池的性能。這種測試儀最大的缺點是被測電池的溫度不便測量和控制，雖然增加了恆溫水系統，但影響電池性能的因素實質上是電池的PN結溫度，因此雖然太陽電池的背電極與恆溫水系統接觸保持在恆溫，但電池上表面的PN結溫度卻是隨著恆光源的照射而逐漸升高，這必然會影響到測試結果的準確性。國外的單體測試設備一般採用點光源，拋物球反射作為模擬光源，這對拋物球加工精度要求很高，差之毫厘，失之千裡，而且不便於把點光源調整到合適的位置。對比技術有SPIRE公司的SPI-CELL TEST 150 Solar CellTester，該技術採用的就是穩態光源，測量過程中勢必影響電池PN結溫度(http//www.spirecorp.com)。
本發明的目的在於針對現有技術的上述不足，設計提供一種脈衝線光源形式的單體太陽電池測試儀，使之結構簡單合理，測試方便準確。
為了實現這樣的目的，本發明的設計方案中，採用脈衝氙燈作為測試線光源，並設計了獨特的光路系統，採用定電壓的電子負載電路進行測試，由計算機對測試過程控制並進行數據處理。
本發明採用了瞬時功率幾十千瓦而平均功率僅為其十分之一的頻閃脈衝氙燈作為測試光源，每個光脈衝的持續時間為毫秒數量級，每次閃光測量伏安特性上的一個數據點，測試過程中定電壓電子負載的電壓按一定的序列變化，得到伏安特性上一系列的數據點，並把獲得的數據存儲到內存，等待數據處理，計算機數據處理過程主要包括曲線擬合，太陽電池電性能參數計算，數據濾波整理等。
本發明採用定電壓的電子負載，完成低電壓大電流的測試，該電路實現確定電池外電路電壓，接受電池電流的功能外，還具有溫度補償電路，定電壓雙反饋電路，過電流保護電路，脈衝氙燈閃光控制電路等。
本發明設計了獨特的光路系統，採用線光源和拋物面反射鏡面，光源座可上下、前後兩自由度調節，以實現脈衝線光源的位置調節。為了增加光的均勻性而同時保持測試儀較小的體積，必須增加光照的射程，採用兩個平面反射鏡實現兩次平面反光，以達到測試檯面上的光的均勻性要求。為了改善模擬光的光譜，在光路上加入濾光片。
以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步描述。
圖1為本發明的控制系統組成示意圖。
如圖所示，脈衝氙燈閃光控制電路1在計算機測控系統8的控制下，觸發脈衝氙燈線光源2，氙燈線光源2閃光，通過光路系統照射到被測電池3上，定電壓電子負載4接到被測電池3的兩端，定電壓電子負載4受計算機測控系統8的控制，使電池的外電路電壓保持在一定電壓下，溫度補償電路7，過電流保護電路5和定電壓雙反饋電路6保證電子負載4能準確測量太陽電池3的各種性能參數。
本發明採用的定電壓電子負載4完成低電壓大電流的測試，其中溫度補償電路7能保證儀器在較寬的溫度範圍內工作而不造成太大的測量誤差。
圖2為本發明的光路系統。
如圖所示，底座17和外殼10構成測試儀的支撐機構，調節螺杆11和固定鉸鏈14把兩個平面反射鏡12固定在外殼10上，而且保證了平面反射鏡12一定角度的調節，拋物面反射鏡面9固定在底座17上，脈衝線光源2由可調光源座固定在底座17上，使線光源2能在一定範圍內調節在拋物面反射鏡面9的焦點位置，這樣，線光源2發出的模擬光經拋物面反射鏡面9的反射形成平行光13，平行光13經兩個45度角的平面反射鏡12的反射後再通過濾光片15，到達被測電池平面16，得到不均勻度小於±2％的φ180mm的模擬光光斑。
圖3為可調光源座與脈衝線光源、拋物面反射鏡面連接的結構示意圖。如圖所示，脈衝線光源2安放在光源座18上，光源座18固定在底座17上，光源座18上固定有前後方向可調的滑塊19和上下方向可調的滑塊20，實現脈衝線光源2相對於拋物面反射鏡面9的兩自由度調節和固定。
本發明採用了獨特的光路系統，脈衝線光源和拋物面反射鏡面的位置可通過光源座上的滑塊調整，採用兩個平面反射鏡實現兩次平面反光，並加入濾光片以改善模擬光的光譜，保證了模擬光的均勻性要求。本發明解決了穩態模擬器測試過程中溫升問題，採用的拋物面加工簡單，測控電路完善，實現單體太陽電池的準確測量。
權利要求
1.一種脈衝線光源形式的單體太陽電池測試儀，其特徵在於採用脈衝氙燈為線光源(2)，採用定電壓的電子負載電路(4)進行測試，由計算機測控系統(8)對測試過程控制並進行數據處理，脈衝氙燈閃光控制電路(1)受計算機測控系統(8)的控制，線光源(2)通過光路系統照射到被測電池(3)上，定電壓電子負載(4)接到被測電池(3)的兩端，定電壓電子負載(4)受計算機測控系統(8)的控制，並與溫度補償電路(7)，過電流保護電路(5)和定電壓雙反饋電路(6)連接。
2.如權利要求1所說的脈衝線光源形式的單體太陽電池測試儀，其特徵在於光路系統中，調節螺杆(11)和固定鉸鏈(14)把兩個平面反射鏡(12)固定在外殼(10)上，拋物面反射鏡面(9)固定在底座(17)上，脈衝線光源(2)由可調光源座(18)固定在底座(17)上，線光源(2)發出的模擬光經拋物面反射鏡面(9)的反射形成平行光(13)，平行光(13)經兩個45度角的平面反射鏡(12)的反射後再通過濾光片(15)，到達被測電池平面(16)。
3.如權利要求2所說的脈衝線光源形式的單體太陽電池測試儀，其特徵在於光源座(18)上固定有前後方向可調的滑塊(19)和上下方向可調的滑塊(20)，實現脈衝線光源(2)相對於拋物面反射鏡面(9)的兩自由度調節和固定。
全文摘要
一種脈衝線光源形式的單體太陽電池測試儀,採用脈衝氙燈為線光源,採用定電壓的電子負載電路進行測試,由計算機測控系統對測試過程控制並進行數據處理。光路系統中,採用線光源和拋物面反射鏡面和兩個平面鏡反射相結合,達到模擬光的均勻性要求而保持測試儀較小的體積。本發明解決了穩態模擬器測試過程中溫升問題,採用的拋物面加工簡單,測控電路完善,實現單體太陽電池的準確測量。
文檔編號G01R31/36GK1335513SQ01113030
公開日2002年2月13日 申請日期2001年5月31日 優先權日2001年5月31日
發明者崔容強, 丁正明, 徐林, 楊宏喜, 匡子光 申請人:上海交通大學