本發(fā)明涉及太陽電池測試領域，具體涉及一種單色光光子流密度等效標準太陽數的測試方法和裝置。

背景技術：

太陽光譜總輻射分為AM0標準太陽光譜總輻射和AM1.5標準太陽光譜總輻射等。在地球大氣球上垂直于太陽極射方向的單位面積上接收到的功率在132.8mW/cm²到141.8mW/cm²之間，這種輻射的波長約從0.1微米到幾百微米。為了統(tǒng)一標準，定義在平均日地距離處，垂直于太陽輻射方向的單位面積上接收到太陽的總輻射度為一個太陽常數，其數值為1367±7W/m²。在地球大氣層外接收到的太陽輻射，未收到地球大氣層的吸收和反射，稱為大氣質量為零時的輻射，以AM0表示，其中AM是Air Mass的縮寫。

太陽輻射在到達地球表面之前，在通過大氣層時，會被大氣層中的分子及微粒所吸收、散射和反射。由于大氣的存在，太陽輻射能在達到地面之前將受到很大程度的衰減。太陽能衰減的程度與太陽光線在大氣中經過的路程密切相關。路程越長，能量損失越多，路程越短，損失越小。通常我們把太陽處在天頂時，太陽垂直照射地面時，太陽光線經過的大氣路程定義為1個大氣質量。根據此定義，結合圖1可計算出每個太陽高度角對應的大氣質量：

AM＝d·secθ

用大氣質量AM表示太陽光通過大氣的距離。當θ＝0時，AM＝1，稱大氣質量為1，用AM1表示。當θ＝48.2°時，AM＝1.5，稱大氣質量為1.5。在光伏行業(yè)中，太陽模擬器采用的是AM1.5標準，要求太陽模擬器的光譜輻照度分布應遵循AM1.5標準下的太陽光光譜輻照分布。

在當前實行的國家標準和國際標準中，將太陽模擬器400nm～1100nm全波段的光譜輻照度分布劃分成六個部分，并規(guī)定了六個波段內的光譜輻照度分布占全波段光譜輻照度的百分比。并且，在輻照面上的輻照強度為1000W/m²時，認為等同于如AM1.5G的輻照強度，稱為一個標準太陽的輻照強度。近年來，在光伏電池領域，會出現用單色光作為光源來照射太陽電池從而產生光電轉換或者其他需要的效應的情況。按照前述定義，單色光情形下顯然不能用白光的(如AM1.5G)的定義來描述和測量由于單色光的輻照強度和在光伏電池中產生的短路電流之間的關系。

技術實現要素：

在現有技術的基礎上，本發(fā)明公開了一種單色光光子流密度等效標準太陽數的測試方法和裝置。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種單色光光子流密度等效標準太陽數的測試方法，包括以下步驟：

步驟1、太陽電池探頭在單色光照下輸出短路電流Isc；等效的標準光的光子流密度為Nph0；太陽電池的響應系數為R；太陽電池的面積為A；

步驟2、將短路電流Isc轉換為數字信號，以便單片機識別；

步驟3、單片機對步驟2中的數字信號進行運算，得出單色光所對應的太陽數X(Suns)，計算公式如下：

X(Suns)＝Isc/(R×A×e×Nph0)；

上式中，e為電子電量；

步驟4、在輸出顯示裝置上顯示計算結果。

其進一步的技術方案為，等效標準光包括AM0、AM1.0、AM1.5G、AM1.5D。

其進一步的技術方案為，所述太陽電池的響應系數為太陽電池的量子效率。

一種單色光光子流密度等效標準太陽數的測試裝置，包括將光照轉換為短路電流的太陽電池探頭、采樣電路、AD轉換電路、單片機和顯示器；所述太陽電池探頭接受光照，輸出信號輸入采樣電路；采樣電路的輸出端連接AD轉換電路；AD轉換電路的輸出端連接單片機的通用I/O接口；顯示器與單片機相連接。

一種單色光光子流密度等效標準太陽數的測試裝置，包括將光照轉換為短路電流的太陽電池探頭、采樣電路、單片機和顯示器；所述單片機內置有AD轉換模塊；所述太陽電池探頭接受光照，輸出信號輸入采樣電路；采樣電路的輸出端連接單片機上具備有AD信號采集功能的I/O接口；顯示器與單片機相連接。

本發(fā)明的有益技術效果是：

本發(fā)明通過測量和計算光伏電池在單色光照射下的太陽電池響應系數R(響應系數可以是電池的量子效率等相關參數)和等效的標準光的光子流密度(等效標準光包括但不限于AM0、AM1.0、AM1.5G、AM1.5D)，并利用測得的光伏電池的短路電流，可計算出對應的輻照單色光源的等效太陽數。

本發(fā)明應用范圍廣，標準太陽數包括但不局限于AM1、AM1.5D、AM1.5G等條件，凡知道光子流密度分布的各類標準太陽光，都可以等效。

附圖說明

圖1是太陽高度角對應的大氣質量的計算方法示意圖。

圖2是本發(fā)明所述的裝置示意圖。

圖3是本發(fā)明所述的裝置的另一種實施方法示意圖。

圖4是本發(fā)明所述的方法流程圖。

具體實施方式

圖2是本發(fā)明的裝置示意圖。如圖2所示，該裝置包括將光照轉換為短路電流的太陽電池探頭、采樣電路、AD轉換電路、單片機和顯示器；太陽電池探頭接受光照，輸出信號輸入采樣電路；采樣電路的輸出端連接AD轉換電路。AD轉換電路的輸出端連接單片機的通用I/O接口。顯示器與單片機相連接。

圖3是本發(fā)明的裝置的另一種實施方法示意圖。如圖3所示，該裝置還有另一種實施方法，即使用帶有AD轉換模塊的單片機。具體的，該裝置4包括將光照轉換為短路電流的太陽電池探頭、采樣電路、單片機和顯示器；單片機內置有AD轉換模塊；太陽電池探頭接受光照，輸出信號輸入采樣電路；采樣電路的輸出端連接單片機上具備有AD信號采集功能的I/O接口；顯示器與單片機相連接。

在圖2中，AD轉換電路的作用是將太陽電池探頭所測得的電流轉換為單片機易于識別的數字信號。在圖3中，這一功能由單片機內部的AD轉換模塊來實現。

在圖2和圖3中，計算過程均由單片機實現，計算結果均由顯示器顯示。

圖4是本發(fā)明所述的方法流程圖。該方法包括以下步驟：

步驟1、太陽電池探頭在單色光照下輸出短路電流Isc；等效的標準光的光子流密度為Nph0，這里的等效標準光包括但不限于AM0、AM1.0、AM1.5G、AM1.5D，其他凡知道光子流密度分布的各類標準太陽光，都可以等效。太陽電池的響應系數為R，這里的響應系數可以是電池的量子效率等相關參數；太陽電池的面積為A；

步驟2、將短路電流Isc轉換為數字信號，以便單片機識別；

步驟3、單片機對步驟2中的數字信號進行運算，得出單色光所對應的太陽數X(Suns)，計算公式如下：

X(Suns)＝Isc/(R×A×e×Nph0)；

上式中，e為電子電量；

步驟4、在輸出顯示裝置上顯示計算結果。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和構思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內。