[實用新型]一種以LED為光源的硅太陽能電池快速光衰裝置

有效

• 申請號: 201720725277.X
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN206849855U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 席曦;李果華;邵劍波;孫健剛;李超;劉桂林
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H02S50/15;F21V29/56;F21V29/60;F21V29/76;F21Y115/10
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙)32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本實用新型涉及太陽能光伏電池和組件的光衰技術，具體地說是一種可以在某個波段，或者全日光光譜波段產生若干個太陽輻照強度的，可以用來對硅太陽能電池及其組件進行快速光衰實驗或光衰檢驗的一種以LED為光源的硅太陽能電池快速光衰裝置。

背景技術

由于硅太陽能電池表面鈍化技術的不斷完善，晶體硅太陽能電池的轉換效率不斷得到提升。目前含有正背面雙層鈍化膜的晶體硅太陽能電池（PERC）已經得到商業化量產；單晶PERC電池的平均量產轉換效率已經突破21%；多晶PERC電池的量產效率也接近或超過20%。

由于表面鈍化技術的日趨完善，使得晶體硅太陽能電池對于體材料的要求日益嚴苛，具體就表現在晶體硅太陽能電池的光致衰減方面。晶體硅太陽能電池的光致衰減主要認為是由硅材料中的氧所引起的。在硅片的制備過程中不可避免地會引入一些極少量的氧原子。這些氧原子與P型硅中的摻雜劑硼可以形成硼氧復合體。這些復合體會束縛住硅片內的少數載流子——電子，從而導致硅片的少子壽命下降，電池轉換效率下降。這種衰減通常發生在有載流子注入的情況下。由于太陽電池經過光照后便會自身產生載流子，因此這種衰減也就稱之為光致衰減（光衰）。之前的太陽電池，通常背面沒有進行表面鈍化，直接由硅片與金屬電極接觸，故載流子的復合速率很高，遠遠大于材料內部硼氧復合體帶來的載流子復合速率。因此之前的太陽電池存在光衰，但是光衰幅度并不是太大。正常情況下經過5H氙燈模擬日光照射（1kW/m²），單晶電池效率相對光衰率也就2%左右，多晶則更小。但是經過正背面雙面鈍化后，電池表面的復合速率大幅度降低，以至于硼氧復合體形成后的硅片體內復合速率成為影響材料少子壽命和電池轉換效率的主要因素。一般情況下，PERC電池經過5H氙燈模擬日光照射（1kW/m²）轉換效率相對光衰率可以達到5%甚至更高。

光衰需要一個過程，一般在氙燈光源輻照下，當電池表面輻照功率達到1kW/m²時，電池表面溫度控制在60度以下，照射5至6小時，電池轉換效率可以衰減到最低。為保證太陽電池的品質，光衰率是一個必須頻繁抽檢的指標之一。但是每次數個小時的輻照，占有較長時間，很難做到檢驗結果的及時化；另外氙燈的輻照功率畢竟有限，想要快速、及時地反映光衰檢驗結果就需要開發新型光源。

發明內容

本實用新型針對上述問題，提供一種以LED為光源的硅太陽能電池快速光衰裝置，將打破現有普遍應用的金鹵燈、氙燈等光源，用穩定的、廉價的、高光強的、長壽命的固態發光器件LED作為光源，使得大大降低裝備制造成本和維護成本成為可能；也使得快速、及時反映硅太陽能電池光衰檢驗結果成為可能。

按照本實用新型的技術方案：

一種以LED為光源的硅太陽能電池快速光衰裝置，包括機箱殼體、LED光源機構、光學匯聚機構、邊緣光學反射機構、光強檢測機構、驅動控制裝置、光衰平臺、LED燈陣風冷裝置以及LED基板冷卻水通道；

機箱殼體呈長方體框形結構，機箱殼體將整個裝置包裹；述機箱殼體內部中央位置設置有LED光源機構；在LED光源機構的左右端兩側各設置一個LED燈陣風冷裝置；在所述LED光源機構的下方設置光學匯聚機構；同時在光學匯聚機構下方，沿光學匯聚機構邊緣，設置一圈一定高度的邊緣光學反射機構，以進一步防止光線外泄；

在緊靠邊緣光學反射機構的下方，設置有光衰平臺；

所述光衰平臺采用抽屜式結構，可以抽出與推入，以便于光衰處理的太陽能電池片的取放；

在所述光衰平臺上設置有光強檢測機構；

LED光源機構的基板上設置有LED基板冷卻水通道；

在整個LED光源機構的上方，設置有驅動控制裝置，所述驅動控制裝置固定在機箱殼體內部的最上方；

LED光源機構采用水冷和風冷雙重冷卻的方式。

對上述技術方案的改進：LED光源機構通過LED基板冷卻水通道實現水冷的冷卻方式；

LED基板冷卻水通道包括LED光源基板、冷卻水進水口和冷卻水出水口，LED光源基板上并排間隔設置有多個散熱片。

對上述技術方案的改進：LED光源機構通過燈陣風冷裝置實現風冷的冷卻方式。

對上述技術方案的改進：驅動控制裝置包括一個驅動控制器和一個參數顯示器。

對上述技術方案的改進：光學匯聚機構包括多組透鏡。

對上述技術方案的改進：邊緣光學反射機構包括多組反射鏡。

對上述技術方案的改進：LED光源機構由多個LED燈珠按照一定的光學設計矩陣式排列。