專利名稱：檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種檢測(cè)設(shè)備，具體涉及一種用于檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)模擬器是一種用來(lái)模擬太陽(yáng)輻照的設(shè)備，目前絕大多數(shù)光伏企業(yè)使用太陽(yáng)模擬器代替太陽(yáng)對(duì)電池片進(jìn)行模擬照射以獲取其光電轉(zhuǎn)換特性，如短路電流(Isc)、開(kāi)路電壓 (Voc)、最大功率(Pmax)、轉(zhuǎn)換效率(η)、填充因子(FF)等。這些參數(shù)可以反映太陽(yáng)電池的品質(zhì)和性能，不僅對(duì)生產(chǎn)工藝有很大的參考和指導(dǎo)意義，還關(guān)系到最后出廠光伏產(chǎn)品的級(jí)別和價(jià)格以及生產(chǎn)企業(yè)的利潤(rùn)和信譽(yù)。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性和公正性，必須確定太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性和穩(wěn)定性，即測(cè)定IEC 60904-9 :2006太陽(yáng)能模擬器性能要求中所規(guī)定的輻照不均勻度及輻照不穩(wěn)定度。輻照不均勻度，是指在有效輻照面的整個(gè)范圍內(nèi)，輻照度隨位置變化的最大相對(duì)偏差。輻照不穩(wěn)定度，是指在有效輻照面內(nèi)任意給定位置上，在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)，輻照度隨時(shí)間變化的最大相對(duì)偏差。根據(jù)IEC60904-9 :2006，將太陽(yáng)模擬器的有效輻照面均等劃分為若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的有效受光面積不得大于400cm2，區(qū)域的個(gè)數(shù)由太陽(yáng)模擬器總的有效輻照面積所決定，一般不能少于64個(gè)。用探測(cè)器沿著有效輻照面內(nèi)選定的特征方向連續(xù)掃描，在各點(diǎn)接收到的光輻照度將轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。由于太陽(yáng)模擬器的輻照度發(fā)生變化時(shí)，它照射在太陽(yáng)電池上產(chǎn)生的短路電流與太陽(yáng)模擬器的輻照度之比接近常數(shù)，因此用電流計(jì)測(cè)量檢測(cè)器產(chǎn)生的短路電流，即可得出太陽(yáng)模擬器的輻照度變化。然而，如何采集太陽(yáng)模擬器輻照下的太陽(yáng)電池所產(chǎn)生的短路電流是技術(shù)難點(diǎn)，采集太陽(yáng)模擬器的輻照度變化也因此成為一個(gè)難題。我國(guó)光伏企業(yè)盡管發(fā)展很快，現(xiàn)已成為全球第一大生產(chǎn)國(guó)，但在2009年我們開(kāi)始應(yīng)用本發(fā)明所述的檢測(cè)裝置前，沒(méi)有相關(guān)的手段來(lái)對(duì)太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，具有將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，快速準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)的功能。本裝置方便攜帶，且對(duì)各種類型的太陽(yáng)模擬器均適用。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明提供一種檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，所述裝置包括一硅電池片，對(duì)本裝置提供探測(cè)器；一數(shù)據(jù)采集器，該數(shù)據(jù)采集器與硅電池片之間通過(guò)一 I-V轉(zhuǎn)換器連接，對(duì)本裝置所采得信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；一計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集器連接，對(duì)本裝置提供數(shù)據(jù)顯示；本組合裝置用于檢測(cè)太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性和穩(wěn)定性，本裝置檢測(cè)所得信號(hào)為經(jīng)I-V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所得的電壓信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)曲線。其中所述I-V轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)采集器之間的連線為同軸電纜，該同軸電纜的兩端均
有一接頭。其中所述硅電池片是經(jīng)過(guò)標(biāo)定的鋁基座封裝的太陽(yáng)電池片，在此裝置中用作為探測(cè)器；硅電池片是單晶硅或多晶硅；在檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照度均勻性和穩(wěn)定性時(shí)，硅電池片的正面面向太陽(yáng)模擬器的光源。其中所述的數(shù)據(jù)采集器包含多個(gè)通道，檢測(cè)時(shí)任選一個(gè)通道或者兩個(gè)通道。其中所述I-V轉(zhuǎn)換器的阻值為10-500毫歐姆。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)是1.本發(fā)明所用硅電池片是封裝好的且經(jīng)標(biāo)定的，符合量值傳遞的要求，能有效保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。2.本發(fā)明采用阻值穩(wěn)定的大功率電阻作為I-V轉(zhuǎn)換器，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，非常有利于數(shù)據(jù)的快速采集。3.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝和攜帶，能很好的滿足光伏企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和計(jì)量需求。4.本發(fā)明對(duì)穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器以及基于相同原理的電池片分選儀和光老練設(shè)備等都適用。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中圖1是本發(fā)明的裝置示意圖。圖2是用本發(fā)明的裝置檢測(cè)瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的均勻性。圖3是用本發(fā)明的裝置檢測(cè)瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的穩(wěn)定性。圖4是用本發(fā)明的裝置檢測(cè)穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器的均勻性。圖5是用本發(fā)明的裝置檢測(cè)穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置， 所述裝置包括一硅電池片1，對(duì)本裝置提供探測(cè)器，所述硅電池片1是經(jīng)過(guò)標(biāo)定的鋁基座封裝的太陽(yáng)電池片；硅電池片1是單晶硅或多晶硅；硅電池片1的大小可以根據(jù)太陽(yáng)模擬器的實(shí)際情況進(jìn)行選擇；在檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照度均勻性和穩(wěn)定性時(shí)，硅電池片1的正面面向太陽(yáng)模擬器的光源；一數(shù)據(jù)采集器2，該數(shù)據(jù)采集器2與硅電池片1之間通過(guò)一 I-V轉(zhuǎn)換器11連接，對(duì)本裝置所采得信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；所述I-V轉(zhuǎn)換器11的阻值為10-500毫歐姆；所述I-V轉(zhuǎn)換器11與數(shù)據(jù)采集器2之間的連線13為同軸電纜，該同軸電纜的兩端均有一接頭12 ；其中所述的數(shù)據(jù)采集器2包含多個(gè)通道，檢測(cè)時(shí)任選一個(gè)通道或者兩個(gè)通道；一計(jì)算機(jī)3，該計(jì)算機(jī)3與數(shù)據(jù)采集器2連接，對(duì)本裝置提供數(shù)據(jù)顯示；本組合裝置用于檢測(cè)太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性和穩(wěn)定性，本裝置檢測(cè)所得信號(hào)為經(jīng)I-V轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)換所得的電壓信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器2進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)曲線。在檢測(cè)的準(zhǔn)備過(guò)程中，參照IEC 60904-9 :2006，根據(jù)太陽(yáng)模擬器的實(shí)際情況，選擇I-V轉(zhuǎn)換器的電阻值和硅太陽(yáng)電池的尺寸，并將模擬器的有效輻照面均等劃分為若干個(gè)區(qū)域，數(shù)目不少于64個(gè)，每個(gè)區(qū)域的有效受光面積不得大于400cm2。然后以硅電池片作為探測(cè)器，其正面面對(duì)太陽(yáng)模擬器光源，沿著有效輻照面內(nèi)需內(nèi)選定的特征方向連續(xù)掃描，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將各點(diǎn)接收到光輻照度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。由于太陽(yáng)模擬器的輻照度發(fā)生變化時(shí)，它照射在太陽(yáng)電池上產(chǎn)生的短路電流與太陽(yáng)模擬器的輻照度之比接近常數(shù)。而I-V轉(zhuǎn)換器的性能穩(wěn)定，阻值不隨環(huán)境變化。因此，在整個(gè)有效輻照面內(nèi)，找出所測(cè)電壓的最大值和最小值，即可等效為所接收到的光輻照度最大值(Emax)和最小值(Emin)， 根據(jù)公式士(Emax-Emin)/(Emax+Emin)X100%來(lái)計(jì)算不均勻度。在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，找出所測(cè)電壓的最大值和最小值，等效為輻照度的最大值(Emax)和最小值(Emin)，用公式士(Emax-Emin)/(Emax+Emin) X 100%來(lái)計(jì)算不穩(wěn)定度。最終依據(jù) IEC 60904-9 :2006 和不均勻度和不穩(wěn)定度數(shù)據(jù)，對(duì)太陽(yáng)模擬器的均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。測(cè)試實(shí)例一如下是采用本發(fā)明的檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，對(duì)某光伏企業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)所用的瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。1.均勻性測(cè)試以面積為12. 5cmX12. 5cm的經(jīng)標(biāo)定和封裝的單晶硅太陽(yáng)電池片為探測(cè)器，選擇 I-V轉(zhuǎn)換器的阻值為25毫歐姆。參照IEC60904-9，將所測(cè)瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的有效輻照面 (2mX Im)均等劃分為66個(gè)區(qū)域，橫向?yàn)?_11，縱向?yàn)锳-F。將硅太陽(yáng)電池分別放置在這66 個(gè)區(qū)域內(nèi)，用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器每次閃光脈沖下硅太陽(yáng)電池的短路電流變化(經(jīng)I-V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，單位mV)，從而得出瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的輻照度隨位置的變化。根據(jù)附圖2，可以得出最大值為108. 7mV，最小值為104. 4mV，不均勻度(<%)=[最大值-最小值]/[最大值+最小值]X 100%= 2.0%。根據(jù)IEC60904-9 :2006，此瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的均勻性屬于A級(jí)。2.穩(wěn)定性測(cè)試以面積為12. 5cmX 12. 5cm的經(jīng)標(biāo)定和封裝的單晶硅太陽(yáng)電池片為探測(cè)器，將其放置在瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的有效輻照面內(nèi)任意一點(diǎn)，選擇I-V轉(zhuǎn)換器的阻值為25毫歐姆。在四十分鐘內(nèi)，用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集在瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器多次閃光脈沖下硅太陽(yáng)電池的電流變化(經(jīng)I-V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，單位mV)。所得數(shù)據(jù)如附圖3所示，其最大值為109.5mV，最小值為108. lmV，不穩(wěn)定度(％ )=[最大值-最小值]/ [最大值+最小值]X100%= 0.6%。根據(jù)IEC 60904-9 :2006，此瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的穩(wěn)定性屬于A級(jí)。測(cè)試實(shí)例二如下是采用本發(fā)明的檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，對(duì)某光伏企業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)所用的穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。1.均勻性測(cè)試以面積為12. 5cmX12. 5cm的經(jīng)標(biāo)定和封裝的單晶硅太陽(yáng)電池片1為探測(cè)器，選擇I-V轉(zhuǎn)換器的阻值為25毫歐姆。參照IEC60904-9，將所測(cè)穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器的有效輻照面 (1. ImX 1.4m)均等劃分為64個(gè)區(qū)域，橫向?yàn)?_8，縱向?yàn)锳-H。將硅太陽(yáng)電池分別放置在這 64個(gè)區(qū)域內(nèi)，用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器照射下硅太陽(yáng)電池的短路電流變化(經(jīng) I-V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，單位mV)，從而得出太陽(yáng)模擬器的輻照度變化。根據(jù)附圖4，可以得出最大值為126. 8mV，最小值為122. 2mV，不均勻度(<%)=[最大值-最小值]/[最大值+最小值]X 100%= 1.8%。根據(jù)IEC60904-9 :2006，此瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的均勻性屬于A級(jí)。2.穩(wěn)定性測(cè)試以面積為12. 5cmX 12. 5cm的經(jīng)標(biāo)定和封裝的單晶硅太陽(yáng)電池片為探測(cè)器，將其放置在穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器的有效輻照面內(nèi)任意一點(diǎn)，選擇I-V轉(zhuǎn)換器的阻值為25毫歐姆。通過(guò)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件，采集在穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器輻照三十分鐘內(nèi)，硅太陽(yáng)電池的電流變化(經(jīng)I-V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，單位mV)。所得數(shù)據(jù)如附圖5所示，其最大值為120.9mV，最小值為118.5mV，不穩(wěn)定度(％ )=[最大值-最小值]/[最大值+最小值]X100%= 1%0根據(jù)IEC 60904-9 :2006，此瞬態(tài)太陽(yáng)模擬器的穩(wěn)定性屬于A級(jí)。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，所述裝置包括一硅電池片，對(duì)本裝置提供探測(cè)器；一數(shù)據(jù)采集器，該數(shù)據(jù)采集器與硅電池片之間通過(guò)一 I-V轉(zhuǎn)換器連接，對(duì)本裝置所采得信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；一計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集器連接，對(duì)本裝置提供數(shù)據(jù)顯示；本組合裝置用于檢測(cè)太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性和穩(wěn)定性，本裝置檢測(cè)所得信號(hào)為經(jīng) I-V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所得的電壓信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，其中所述I-V 轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)采集器之間的連線為同軸電纜，該同軸電纜的兩端均有一接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，其中所述硅電池片是經(jīng)過(guò)標(biāo)定的鋁基座封裝的太陽(yáng)電池片，在此裝置中用作為探測(cè)器；硅電池片是單晶硅或多晶硅；在檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照度均勻性和穩(wěn)定性時(shí)，硅電池片的正面面向太陽(yáng)模擬器的光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，其中所述的數(shù)據(jù)采集器包含多個(gè)通道，檢測(cè)時(shí)任選一個(gè)通道或者兩個(gè)通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，其中所述I-V 轉(zhuǎn)換器的阻值為10-500毫歐姆。
全文摘要
一種檢測(cè)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性和穩(wěn)定性的裝置，所述裝置包括一硅電池片，對(duì)本裝置提供探測(cè)器；一數(shù)據(jù)采集器，該數(shù)據(jù)采集器與硅電池片之間通過(guò)一I-V轉(zhuǎn)換器連接，對(duì)本裝置所采得信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；一計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集器連接，對(duì)本裝置提供數(shù)據(jù)顯示；本組合裝置用于檢測(cè)太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性和穩(wěn)定性，本裝置檢測(cè)所得信號(hào)為經(jīng)I-V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所得的電壓信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)曲線。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102455214SQ201010528770
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者孫皓, 孟海鳳, 熊利民 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院