大面積太陽(yáng)能電池模塊光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大面積太陽(yáng)能電池模塊光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明旨在提供一種能夠測(cè)量由多個(gè)電池單元構(gòu)成的大面積化的太陽(yáng)能電池模塊整體的光譜響應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)。為此，提供了一種將整個(gè)模塊放入暗室并選擇一個(gè)電池單元而使除該電池單元以外的余下電池單元起到通電用電線的作用，并向相關(guān)電池單元照射光來測(cè)量光譜響應(yīng)，且針對(duì)其他電池單元依次測(cè)量光譜響應(yīng)，從而能夠測(cè)量整個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)的大面積太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)。
【專利說明】大面積太陽(yáng)能電池模塊光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種針對(duì)太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，更詳細(xì)地講，涉及一種用于測(cè)量整個(gè)大面積太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)(spectral response)的裝置結(jié)構(gòu)及基于此的測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能電池在制作之后被設(shè)置為發(fā)電設(shè)備之前，將會(huì)測(cè)量光譜響應(yīng)(也被稱為量子效率)。現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池光譜響應(yīng)由如圖1所示的測(cè)量裝置來測(cè)量，并且以被模塊化之前的電池為單位來測(cè)量。使從代替太陽(yáng)光的光源100發(fā)射的光經(jīng)過分光儀101，并聚集到透鏡等的光學(xué)系統(tǒng)102，且利用反射鏡103矯正路徑104以使所述光照射到太陽(yáng)能電池單元106，此時(shí)，打開輔助光源105以能夠更準(zhǔn)確地觀察根據(jù)光源100的光譜響應(yīng)。雖然如上所述的現(xiàn)有的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)可適用于以各自的電池單元為單位的測(cè)量，可在實(shí)驗(yàn)研究階段中所使用，但是無法直接用于為了適用于實(shí)際發(fā)電設(shè)備而集聚大量電池來被模塊化的太陽(yáng)能電池模塊(參照?qǐng)D2)。
[0003]第10-2012-0096832號(hào)韓國(guó)公開專利公開了如上所述的針對(duì)太陽(yáng)能電池單元的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種可針對(duì)整個(gè)大面積模塊化的太陽(yáng)能電池模塊測(cè)量光譜響應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)。
[0006]技術(shù)方案
[0007]根據(jù)所述目的，本發(fā)明為了測(cè)量由多個(gè)電池單元構(gòu)成的大面積化的太陽(yáng)能電池模塊整體的光譜響應(yīng)，而提供了一種將整個(gè)模塊放入暗室并選擇一個(gè)電池單元而使除該電池單元以外的余下電池單元起到通電用電線的作用，并向相關(guān)電池照射光來測(cè)量光譜響應(yīng)，且針對(duì)其他電池單元依次測(cè)量光譜響應(yīng)，從而能夠測(cè)量整個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)的大面積太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)。
[0008]S卩，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，作為測(cè)量太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括:暗室，設(shè)置有太陽(yáng)能電池模塊；光譜響應(yīng)測(cè)量用光源，產(chǎn)生照射到測(cè)量對(duì)象電池單元的光，以測(cè)量包含于所述太陽(yáng)能電池模塊的電池單元的光譜響應(yīng)；一個(gè)以上的通電用光源，用于將光照射到整個(gè)模塊，以使除所述測(cè)量對(duì)象電池單元以外的余下電池單元起到通電用電線的作用；及暗箱，限定測(cè)量對(duì)象電池單元而進(jìn)行遮蓋，以使光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的光僅照射到所述測(cè)量對(duì)象電池單元，并具有使光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的光入射的入射部，所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源和通電用光源及所述暗箱被設(shè)置在所述暗室，打開所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源，打開所述通電用光源，并且所述測(cè)量對(duì)象電池單元被所述暗箱遮蓋而阻斷來自通電用光源的光且僅被所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的光照射，在對(duì)測(cè)量對(duì)象電池單元的光譜響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量之后，使其他電池單元位于所述暗箱的位置，以依次針對(duì)所有電池單元測(cè)量光譜響應(yīng)，從而測(cè)量整個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)。
[0009]此外，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括:偏置電源，用于將偏置電壓施加到所述太陽(yáng)能電池模塊；接通所述偏置電源而將偏置電壓施加到太陽(yáng)能電池模塊以消除噪聲。
[0010]此外，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述暗箱內(nèi)還包含有輔助光源，在接通所述偏置電源之前打開輔助光源，從而在照射測(cè)量對(duì)象電池單元的同時(shí)測(cè)量光譜響應(yīng)。
[0011]此外，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，在所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的光路徑中設(shè)置所述分光儀而按波長(zhǎng)測(cè)量光譜響應(yīng)。
[0012]此外，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述通電用光源的強(qiáng)度為0.3SUN至1.0SUN。
[0013]此外，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述偏置電壓被施加為測(cè)量對(duì)象電池單元的1-V特性曲線中表示最大電力的電壓值Vmax至開路電壓Voc以下的電壓值。
[0014]此外，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源被內(nèi)置于與配置有太陽(yáng)能電池模塊的暗室不同的另外的暗室。
[0015]有益效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，可針對(duì)為了利用為發(fā)電設(shè)備而將太陽(yáng)能電池單元模塊化的整個(gè)大面積太陽(yáng)能電池模塊便利得測(cè)量光譜響應(yīng)，并且還可得知關(guān)于每個(gè)電池單元的光譜響應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而可以獲取關(guān)于發(fā)電設(shè)備應(yīng)用的有用信息。
[0017]此外，根據(jù)本發(fā)明，照射到測(cè)量電池單元的光源可作為光譜光源而獲取關(guān)于按各個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域的量子效率的信息，為了測(cè)量的便利性和準(zhǔn)確性，針對(duì)測(cè)量電池單元增加輔助光源而基于由輔助光源所引起的電池單元的整體性激發(fā)態(tài)來使由光譜光源引起的量子效率變得有差異，由此光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的能量在均分化的條件下被施加。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是針對(duì)現(xiàn)有的以電池為單位的太陽(yáng)能電池測(cè)量光譜響應(yīng)的測(cè)量裝置的概略構(gòu)成圖。
[0019]圖2是由多個(gè)電池單元構(gòu)成的太陽(yáng)能電池模塊的平面圖。
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的大面積太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
[0021]圖4是示出本發(fā)明實(shí)施例中的施加偏置電壓的有效性的光譜。
[0022]圖5是用于描述在本發(fā)明實(shí)施例中一邊改變通電用光源的強(qiáng)度一邊找出最佳的強(qiáng)度的光譜。
[0023]符號(hào)說明:
[0024]100:光源
[0025]101:分光儀
[0026]102:光學(xué)系統(tǒng)
[0027]104:光路徑
[0028]107 ;第二暗室
[0029]200 ；電流放大器
[0030]201 ;鎖相放大器
[0031]203:計(jì)算機(jī)
[0032]300:暗箱
[0033]301:輔助光源
[0034]302:通電用光源
[0035]303:(偏置)電源
[0036]304:第一暗室

【具體實(shí)施方式】
[0037]以下，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0038]如圖3所示，設(shè)置能夠遮蓋多個(gè)個(gè)別電池被串聯(lián)連接的整個(gè)太陽(yáng)能電池模塊305的第一暗室304,并在第一暗室304內(nèi)配置太陽(yáng)能電池模塊305。在第一暗室304內(nèi)部設(shè)置有暗箱300，該暗箱300內(nèi)置有僅照射一個(gè)電池單元(cell)的輔助光源301以更加容易且準(zhǔn)確地測(cè)量個(gè)別電池單元的量子效率，所述暗箱300被連接于控制裝置以能夠在電池單元上移動(dòng)。所述暗箱300形成有使被分光的光入射的入射部，以在輔助光源301的照射下照射被分光的光來測(cè)量光譜響應(yīng)。由于輔助光源301起到使得若僅由光譜響應(yīng)測(cè)量用的主要的光源則不易于辨別的按波長(zhǎng)區(qū)域的響應(yīng)變得更加明確地突出的作用，因此優(yōu)選為被使用，但并不是必須的。
[0039]在第一暗室304中設(shè)置有多個(gè)通電用光源302,并且設(shè)置通電用光源302的位置以避免與用于遮蓋測(cè)量量子效率的電池單元的暗箱300的路徑及被分光的光的入射部相沖突。為了照射用于測(cè)量太陽(yáng)能電池模塊的個(gè)別電池單元的光譜響應(yīng)的被分光的光，將光源100和分光儀101、光學(xué)系統(tǒng)102及反射鏡103配置在第二暗室107，將所述第二暗室107搭載于第一暗室304的上方，并調(diào)整位置使得經(jīng)過分光儀101而產(chǎn)生的被分光的光入射到所述暗箱300的入射部。此外，雖然未在附圖中示出，但是還可以在光源100的前方設(shè)置斬波器(chopper)，以產(chǎn)生根據(jù)斬波器旋轉(zhuǎn)數(shù)而具有頻率的交流。
[0040]如上所述的構(gòu)成可變形為將整個(gè)第二暗室107內(nèi)置于第一暗室304，還可變形為省略第二暗室107內(nèi)部的反射鏡103并使直射的光直接入射到暗箱300，還可將鏡子置于暗箱300中。然而，由于暗箱300為移動(dòng)式，因此考慮到可用的鏡子的敏感性而優(yōu)選為如圖3的實(shí)施例所示而構(gòu)成。
[0041]如此構(gòu)成的大面積太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)如下工作。
[0042]首先，將待測(cè)量光譜響應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊305置于第一暗室304內(nèi)并將位置擺正。將用于施加偏置電壓的電源303連接到所述模塊305，并連接電流放大器200和鎖相(Lock In)放大器201,還連接控制用計(jì)算機(jī)203。
[0043]打開(ON)設(shè)置在第一暗室304內(nèi)的通電用光源302以使光照射到整個(gè)模塊，從而針對(duì)所施加的偏置電壓，使各個(gè)電池單元起到通電用電線的作用。此時(shí)，由于每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊響應(yīng)于光強(qiáng)度的電流強(qiáng)度不同，因此通電用光源302的強(qiáng)度可以設(shè)為約0.3SUN?1.0SUN以內(nèi)的強(qiáng)度的程度，并且這些數(shù)值是考慮到如下兩點(diǎn)而選擇的，即，這些數(shù)值應(yīng)是能夠克服電池單元所具有的固有的串聯(lián)電阻的程度，以及過強(qiáng)的光的強(qiáng)度會(huì)引起發(fā)熱而產(chǎn)生使熱電阻升高的逆效應(yīng)。
[0044]選擇待開始測(cè)量光譜響應(yīng)的一個(gè)電池單元而將暗箱300置于該電池單元之上。打開暗箱300內(nèi)的輔助光源301，并施加偏置電壓以使從電流放大器200獲得的信號(hào)變?yōu)樽畲蟆?br> [0045]S卩，接通所述電源303而施加偏置電壓Vmax至Voc以下,優(yōu)選為施加Vmax。其中，Vmax為電池單元的1-V特性曲線中表示最大電力的電壓值。Vmax起到如下所述的作用，即，使得因通電用光源302而有可能針對(duì)測(cè)量電池單元本身的光譜響應(yīng)成為噪聲的電壓的產(chǎn)生被抵消，從而更準(zhǔn)確地測(cè)量光譜響應(yīng)。
[0046]從圖4的光譜可得知施加所述Vmax是合理的。與對(duì)于相關(guān)電池單元利用現(xiàn)有的測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量的光譜相比，在沒有施加偏置電壓的情況下測(cè)量光譜響應(yīng)時(shí)出現(xiàn)的按波長(zhǎng)區(qū)域的響應(yīng)光譜會(huì)表現(xiàn)出更弱的電流強(qiáng)度，并在施加Vmax作為偏置電壓的情況下，會(huì)表現(xiàn)出與針對(duì)現(xiàn)有的個(gè)別電池單元的光譜響應(yīng)測(cè)量結(jié)果相似或者稍大的強(qiáng)度。因此，可以確認(rèn)，施加Vmax作為偏置電壓而測(cè)量光譜響應(yīng)會(huì)表現(xiàn)出容易性和準(zhǔn)確性。尤其是，在光源100設(shè)置斬波器而產(chǎn)生交流電壓的情況下，由于噪聲可能會(huì)較大，因此施加Vmax的偏置電壓對(duì)于Vmax噪聲的消除而言可以說是必要的。然而，由于即使不施加根據(jù)電源303的偏置電壓，整個(gè)太陽(yáng)能電池模塊也會(huì)因光源302而起到通電用電線的作用，因此可根據(jù)情況而進(jìn)行省略。
[0047]基于如上所述的Vmax的施加，通電用光源的強(qiáng)度的最優(yōu)化也通過實(shí)驗(yàn)在圖5中被得到了確認(rèn)。即，在圖5中將通電用光源的強(qiáng)度按0.01SUN(10W/m2)、0.03SUN、0.3SUN、
1.0SUN進(jìn)行改變而觀察波長(zhǎng)響應(yīng)的結(jié)果顯示，將比0.1SUN強(qiáng)的強(qiáng)度且小于1.0SUN(優(yōu)選為0.3SUN(300ff/m2))的強(qiáng)度作為光源的強(qiáng)度時(shí)，可以測(cè)量足夠大的電流，在1.0SUN的情況下，如果測(cè)量時(shí)間被拖延，則由發(fā)熱引起的電阻增加而立即使光譜變形。因此，可以以0.3SUN左右的強(qiáng)度來照射。
[0048]因此，如上所述，在施加Vmax作為偏置電壓且使通電用光源以0.3SUN的強(qiáng)度進(jìn)行照射的情況下，將輔助光源301照射到作為測(cè)量對(duì)象的電池，并將光源100的被分光的光照射到作為測(cè)量對(duì)象的電池，由此能夠準(zhǔn)確地測(cè)量光譜響應(yīng)。由于照射被分光的光，因此可以按波長(zhǎng)區(qū)域獲得電流響應(yīng)，并將其組合而獲得橫跨整個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域的光譜響應(yīng)。
[0049]如果對(duì)一個(gè)電池單元的測(cè)量結(jié)束，則以同樣的條件和方式對(duì)其他電池單元進(jìn)行測(cè)量。雖然可以移動(dòng)作為測(cè)量裝置的暗箱300和第二暗室107，但是考慮到便利性和光學(xué)儀器的靈敏度，優(yōu)選為移動(dòng)模塊305。
[0050]作為參考，用于本實(shí)施例的太陽(yáng)能電池模塊的規(guī)格如下，但是本發(fā)明的技術(shù)思想不限于此。
[0051]4X9電池單元矩陣
[0052]開路電壓(Voc)= 20.63V
[0053]短路電流(Isc)= 7.59A
[0054]Vmax = 16.66V_] I.= 7.21A
[0056]效率=11.9%
[0057]尺寸=1505X 670 X 35 (mm3)
[0058]這樣，可以方便且準(zhǔn)確地測(cè)量大面積太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)。
[0059]本發(fā)明的權(quán)利不限于如上所述的實(shí)施例，而是由權(quán)利要求書中所記載的內(nèi)容來定義，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求書記載的權(quán)利范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改和改寫。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，作為測(cè)量太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括: 暗室，設(shè)置有太陽(yáng)能電池模塊； 光譜響應(yīng)測(cè)量用光源，產(chǎn)生照射到測(cè)量對(duì)象電池單元的光，以測(cè)量包含于所述太陽(yáng)能電池模塊的電池單元的光譜響應(yīng)； 一個(gè)以上的通電用光源，用于將光照射到整個(gè)模塊，以使除所述測(cè)量對(duì)象電池單元以外的余下電池單元起到通電用電線的作用 '及 暗箱，限定測(cè)量對(duì)象電池單元而進(jìn)行遮蓋，以使光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的光僅照射到所述測(cè)量對(duì)象電池單元，并具有使光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的光入射的入射部， 所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源和通電用光源及所述暗箱被設(shè)置在所述暗室， 打開所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源， 打開所述通電用光源，并且所述測(cè)量對(duì)象電池單元被所述暗箱遮蓋而阻斷來自通電用光源的光且僅被所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的光照射， 在對(duì)測(cè)量對(duì)象電池單元的光譜響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量之后，使其他電池單元位于所述暗箱的位置，以依次針對(duì)所有電池單元測(cè)量光譜響應(yīng)，從而測(cè)量整個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括:偏置電源，用于將偏置電壓施加到所述太陽(yáng)能電池模塊；接通所述偏置電源而將偏置電壓施加到太陽(yáng)能電池模塊以消除噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述暗箱內(nèi)還包含有輔助光源，在接通偏置電源之前打開輔助光源，從而在照射測(cè)量對(duì)象電池單元的同時(shí)測(cè)量光譜響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，在所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源的光路徑中設(shè)置所述分光儀而按波長(zhǎng)測(cè)量光譜響應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述通電用光源的強(qiáng)度為 0.3SUN(300ff/m2)至 1.0SUN(1000ff/m2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述偏置電壓被施加為測(cè)量對(duì)象電池單元的1-V特性曲線中表示最大電力的電壓值Vmax至開路電壓Voc以下的電壓值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池模塊的光譜響應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜響應(yīng)測(cè)量用光源被內(nèi)置于與配置有太陽(yáng)能電池模塊的暗室不同的另外的暗室。
【文檔編號(hào)】H02S50/15GK104348414SQ201410376912
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】金源基 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Tne泰克