[發明專利]一種太陽模擬器

有效

• 申請號: 201110206867.9
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102360061A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 張賢鵬;宋偉杰;王振衛;劉濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所湖州新能源產業創新中心
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及一種太陽能光伏器件檢測設備領域，具體涉及一種利用發光二極管(LED)光源模擬特定太陽光譜的太陽模擬器。

背景技術

隨著世界經濟的發展，能源需求的日益增加，以傳統的石油和煤炭為代表的化石能源面臨枯竭危機。太陽能技術，特別是太陽能光伏技術，已經成為解決世界能源危機的重要手段而得到世界的廣泛重視。在太陽能光伏技術中，太陽能電池以及太陽能光伏組件已經得到了廣泛研究和大量應用，已經與人們的日常生活和工作密切相關。檢驗太陽能電池以及光伏組件的一個重要指標就是其發電效率。由于光照條件受地理位置、氣候因素、環境因素的廣泛影響和制約，因此，如何方便、有效地測量發電效率特別是各種環境下光伏組件的發電效率，成為光伏組件性能表征以及應用于實際生活中的重要前提。

太陽模擬器是太陽能光伏器件檢測設備之一，主要用途是模擬、產生太陽光譜。目前，主要采用碘鎢燈光源或氙燈等氣體光源，通過濾光片等技術獲得較為理想的標準光源，雖然該標準光源的發光特性比較接近太陽能標準光譜，但存在較強的紅外能譜區域，通過濾波衰減后，能量利用率降低。另外，這些傳統光源體積較大，要實現均勻照度分布，需要較大光學系統進行光線整合，增加了系統復雜性以及體積。上述兩點導致采用傳統光源的太陽模擬器難以在測試過程中便捷地模擬不同光譜特性，同時，也難以簡易地搭建大面積的測試設備。

發光二極管(LED)是一種利用半導體電致發光技術實現的發光器件，20世紀50、60年代起成為重要的發光器件。由于氮化鎵(GaN)基LED器件技術和工藝的成熟，逐漸彌補了原有LED光源只具有紅外光和可見光波長范圍過窄的不足，在藍光、綠光甚至紫外等短波長發光方面有了巨大突破和長足的進步。現在，利用半導體進行白光照明已經成為了現實，在這樣的背景下，選擇LED作為太陽模擬器的發光光源，意義重大。

根據《中華人民共和國國家標準太陽模擬器通用規范GB/T?12637-90》的規定，太陽模擬器主要根據以下幾個技術指標劃分為A、B、C三個級別，如表1所示。

表1太陽模擬器的級別

太陽模擬器參照標準光譜進行對比時的波段劃分以及相應的能量分布要求，如表2所示。通常太陽能光伏組件的檢測是在AM1.5條件的太陽光譜下進行的。

表2

現有技術中，碘鎢燈傳統光源或氙燈等氣體傳統光源能量在紅外區域有強烈的輻射峰，能量主要集中在紅光至紅外區域。而AM1.5的太陽光譜則涵蓋了300nm至2500nm，且能量主要集中在可見光區域，近紅外和紫外光相對較少。因此，利用傳統光源，需要采用濾光片進行修正，這會導致降低光能利用率，況且，傳統光源體積較大，要實現均勻照度分布，需要較大光學系統進行光線整合，因此，難以實現較大面積的測試范圍。

申請號為200810025522.1的中國專利申請公開了一種LED太陽模擬器，包括LED光源系統、光學混合系統、光譜修正系統、控制器、檢測臺和聚光器，其對傳統的太陽模擬器做了改進，主要利用LED光源代替了傳統的太陽模擬器中涉及的氙燈等氣體光源、碘鎢燈光源這些傳統光源，其中涉及的光學混合系統、光譜修正系統、光譜修正系統和聚光器都采用傳統的光學器件，傳統的光學器件體積相對較大，其模擬太陽光時，難以實現大面積測試，光能利用率需進一步提高，存在著技術缺陷。

發明內容

本發明提供一種太陽模擬器，采用LED發光器件作為光源，通過非成像光學系統進行整合，配合光譜檢測系統、控制器和樣品臺，使得本發明太陽模擬器面積便于擴展，同時，保持較高的光能利用率。

一種太陽模擬器，至少包括一個模塊化LED光源系統、一個控制器、一個可移動的光譜檢測系統和一個樣品臺；

所述的模塊化LED光源系統，用于發出模擬太陽光譜的復色光；

所述的光譜檢測系統，用于對模塊化LED光源系統發出的復色光進行檢測并將減弱或增強所述的復色光光譜中某些光譜的信號反饋給控制器，通過控制器調節模塊化LED光源系統以使所述的復色光接近太陽光譜；

所述的控制器，用于根據環境條件控制和調節模塊化LED光源系統的發光特性，同時對檢測數據和接收到的控制信號進行分析處理，并輸出顯示；

所述的樣品臺，用于放置待檢測樣品；

所述的模塊化LED光源系統發出的復色光投射在樣品臺上形成檢測區域。

為了達到本發明更好的發明效果，對本發明進行進一步的優選：