[實(shí)用新型]光伏器件多光強(qiáng)伏安特性測(cè)試系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320772435.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN203800887U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鳴魁;袁懷亮;徐曉寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02S50/15
• 分類號(hào): H02S50/15
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方可

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光電測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光伏器件多光強(qiáng)伏安特性測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

伴隨人口和經(jīng)濟(jì)的增長，全球能源消耗也急劇上升，預(yù)計(jì)到2050年，地球人口將達(dá)到120億，全球能量消耗總量達(dá)28TW。同時(shí)隨著石油等不可再生能源的不斷消耗，屆時(shí)將出現(xiàn)巨大的能源缺口。因此，發(fā)展清潔可再生能源成為時(shí)代的需求，太陽能電池的發(fā)展也應(yīng)運(yùn)而生，并不斷發(fā)展。

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市場對(duì)技術(shù)等需求愈加嚴(yán)格，現(xiàn)市場應(yīng)用最廣泛的硅基半導(dǎo)體太陽能電池以及薄膜太陽能電池高成本、低效益以及環(huán)境污染等缺點(diǎn)日益顯著。而材料價(jià)格低廉，制作工藝相對(duì)簡單，制備成本低，設(shè)備投資少，而且使用壽命長，性能穩(wěn)定，無污染無毒害的以染料敏化太陽能電池為代表的第三代太陽能電池技術(shù)備受關(guān)注。與傳統(tǒng)的硅基和薄膜太陽能電池的工作原理不同，染料敏化太陽能電池中光吸收和電荷載流子傳輸分別在不同材料中進(jìn)行，能夠在弱光條件下工作，也是目前太陽能電池領(lǐng)域中唯一可實(shí)現(xiàn)透明的裝置，這也是該類型電池作為新能源應(yīng)用方面的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。

在對(duì)染料敏化太陽能電池等光伏器件的研究過程中，精確地測(cè)試太陽能電池的伏安特性，可以得到一些重要參數(shù)，如開路電壓（V_oc）、短路電流（I_sc）、填充因子（FF）、最大輸出功率（P_max）、轉(zhuǎn)換效率（η）等，特別是測(cè)量不同入射光強(qiáng)度條件下的器件伏安特性，能夠更直觀地表征電池器件的性能。因此研究光伏器件多光強(qiáng)測(cè)試方法和系統(tǒng)對(duì)研究及提高太陽能電池效率具有重大的實(shí)際意義。

美國Newport公司開發(fā)的Oriel?I-V特性測(cè)試系統(tǒng)，可對(duì)太陽能電池的伏安特性和器件物理參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算，包括開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)、填充因子(FF)、最大輸出功率(Pmax)、轉(zhuǎn)換效率(η)等參數(shù)，該系統(tǒng)包括太陽光模擬器、數(shù)字源表、標(biāo)準(zhǔn)電池、電池支架、探針組件、配套軟件等。盡管該系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)試精確，但是光照強(qiáng)度的標(biāo)定必須采用全人工操作的方式，同時(shí)在標(biāo)定和測(cè)試時(shí)，不能保證標(biāo)定電池及樣品電池都處于光源中心完全一致的位置，從而引入一定的測(cè)量誤差。此外，若要測(cè)試光伏器件在不同光照強(qiáng)度下的伏安特性，需要用人工操作的方式設(shè)定光照強(qiáng)度，大范圍地調(diào)節(jié)光源的驅(qū)動(dòng)功率，這極大地增加了整個(gè)測(cè)試的復(fù)雜性。同時(shí)大范圍地調(diào)節(jié)光源驅(qū)動(dòng)的輸出功率將會(huì)加速光源的衰退，造成光源的輸出不穩(wěn)定，極大地縮短了光源的使用壽命。因此可認(rèn)為該儀器只能測(cè)試太陽能電池在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的伏安特性。現(xiàn)有的光伏器件測(cè)試系統(tǒng)或者裝置也存在相同的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種光伏器件多光強(qiáng)伏安特性測(cè)試系統(tǒng)，在不改變光源設(shè)置的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)的自動(dòng)化精確控制，且保證光譜分布不變，方便快捷，能有效延長光源的使用壽命，樣品測(cè)試精度高，還能測(cè)試不同溫度下樣品電池的特性參數(shù)，為進(jìn)一步研究溫度對(duì)光伏器件工作特性的影響提供依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種光伏器件多光強(qiáng)伏安特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽光模擬器、光強(qiáng)選擇模塊、測(cè)試標(biāo)定模塊和控制計(jì)算模塊；所述光強(qiáng)選擇模塊包括轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤為周向均勻布有多個(gè)通光孔的圓盤結(jié)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)盤，能分別使這些通光孔的中心與所述太陽光模擬器的輸出光路中心重合；所述測(cè)試標(biāo)定模塊包括移動(dòng)平臺(tái)、測(cè)試電路和標(biāo)定電路，所述移動(dòng)平臺(tái)用于放置標(biāo)定電池和樣品電池，通過移動(dòng)所述移動(dòng)平臺(tái)，能分別使標(biāo)定電池和樣品電池位于所述轉(zhuǎn)盤的輸出光路中心，所述測(cè)試電路和所述標(biāo)定電路分別連接所述控制計(jì)算模塊。

優(yōu)選地，所述通光孔中一個(gè)用黑色隔板全封，透光率為0，另一個(gè)為通孔，透光率為100%，其它通光孔內(nèi)分別布置不同目數(shù)的絲網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)盤的直徑為400nm，所述通光孔的直徑均為70mm。

優(yōu)選地，所述太陽光模擬器包括氙燈、聚光器和濾波片，所述聚光器位于所述氙燈的正前方，其中心與所述氙燈的中心水平，所述濾波片位于所述聚光器的輸出光路上。

優(yōu)選地，所述光強(qiáng)選擇模塊還包括步進(jìn)電機(jī)，所述控制計(jì)算模塊分別通過氙燈電源連接所述氙燈，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)與電源裝置連接所述步進(jìn)電機(jī)，通過平臺(tái)驅(qū)動(dòng)與電源裝置連接所述移動(dòng)平臺(tái)。

優(yōu)選地，還包括溫控模塊。

總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

（1）在不改變光源設(shè)置的情況下，通過轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)的自動(dòng)化精確控制，且保證光譜分布不變，方便快捷，能有效延長光源的使用壽命，節(jié)約成本。