專利名稱：太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽電池測定技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置。
背景技術(shù)：
太陽是取之不盡、用之不竭的潔凈能源，太陽電池是利用太陽光的重要途徑之一。太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能的檢測，一是需要模擬太陽光源，模擬光源的光譜需與太陽光譜接近；二是需要特定的光電轉(zhuǎn)換性能測量電路及電流、電壓讀取儀表。國內(nèi)外現(xiàn)有測量太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能的裝置，一是模擬光源與光電轉(zhuǎn)換性能測定裝置是分開的，使用不太方便；二是從太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定的基本要求看，現(xiàn)有裝置只有部分功能得以應用；三是售價很高，不少用戶難以接受。為此，開發(fā)一種集模擬太陽光源和測定太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能等功能于一體，價格低廉，能滿足太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能基本測定任務的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置是十分必要的。在專利號為01113030.X的中國發(fā)明專利中提供了一種“脈沖線光源形式的單體太陽電池測試儀”，這種測試儀采用脈沖氙燈為線光源，采用定電壓的電子負載電路進行測試，由計算機測控系統(tǒng)對測試過程控制并進行數(shù)據(jù)處理；這種太陽電池測試儀能測定單體太陽電池的伏安特征，并進而求出各種電性能參數(shù)，但存在明顯不足(1)該測試儀涉及計算機測控系統(tǒng)、溫度補償電路、過電流保護電路、定電壓雙反饋電路等較為復雜的控制電路，光路設(shè)計也比較復雜，線光源發(fā)出的模擬光經(jīng)拋物面反射鏡面的反射而形成平行光，平行光經(jīng)兩個45度角的平面反射鏡的反射后再通過濾光片，到達被測電池平面。因其總體結(jié)構(gòu)比較復雜，造價高，不利于大規(guī)模推廣應用；(2)由于該測試儀結(jié)構(gòu)復雜，體積和重量都較大，不適合用于戶外太陽光下太陽電池性能的測定，因而其用途有所限制，適用面不廣。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，便于移動，使用方便，功能多樣，制造成本低，有利于大規(guī)模推廣應用的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置。
本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，包括模擬太陽光部分組件、太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路；所述模擬太陽光部分組件包括作為點光源的氙燈、電子式氙燈電源、電子觸發(fā)器、反光鏡和輻照計等。所述氙燈與反光鏡相對設(shè)置，并通過電子觸發(fā)器與電子式氙燈電源相連接，所述輻照計為光強測量構(gòu)件，與反光鏡反射氙燈光線的方向相對設(shè)置；所述太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路包括直流電流表、直流電壓表、連續(xù)可變電阻，所述直流電壓表與太陽電池并聯(lián)連接，所述直流電流表與太陽電池串聯(lián)連接，連續(xù)可變電阻與電陽電池串聯(lián)連接。
所述模擬太陽光部分組件與太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路可共同固定設(shè)置于同一儀器箱體中；其中，所述氙燈設(shè)置于與儀器箱體固定連接的支撐架上，其位于支撐架上的位置可上下調(diào)節(jié)。
所述儀器箱體內(nèi)設(shè)置有散熱風扇，所述散熱風扇的排出風口正對氙燈設(shè)置。
所述作為點光源的氙燈，通過氙氣放電以激發(fā)發(fā)光，其光效為每瓦30～40流明，色溫為5.700°K日光色，顯色指數(shù)在91以上。
所述電子式氙燈電源為功率可連續(xù)調(diào)節(jié)的氙燈電源，這種電源散熱效果好，電路設(shè)置緊湊先進，大幅度降低了輸出電流中的工頻殘留紋波和高頻互調(diào)紋波，從而大大降低氙燈燈內(nèi)電極開花、結(jié)瘤、波殼發(fā)黑等現(xiàn)象，延長了氙燈使用壽命，也減少了氙燈燈光閃爍電弧抖動的機會，改善了布光效果。
所述電子觸發(fā)器的高壓線圈為懸浮式結(jié)構(gòu)。若該高壓線圈串接入氙燈陽極回路，則為陽極觸發(fā)模式；若該線圈串入氙燈陰極回路，則為陰極觸發(fā)模式；電子觸發(fā)器的輸入正、負端分別接至氙燈電源輸出的正負端。如氙燈電源通電，自動工作觸發(fā)氙燈。
所述反光鏡的角度為45°，呈喇叭狀，上小下大。通過反光鏡可使氙燈所發(fā)出的光形成接近平行光的模擬太陽光源，其模擬光源的光斑為圓形，其直徑約為300mm，有效測試半徑約200mm。
太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能的測定電路，可測定太陽電池在負載狀態(tài)下的輸出電壓、電流，也可測定電池短路狀態(tài)下的短路電流，開路狀態(tài)下的開路電壓；基于短路電流、開路電壓和負載下的最大輸出功率，可計算出太陽電池的填充因子；其中直流電壓表可采用220V交流電供電型的LED數(shù)字顯示直流電壓表，直流電流表可采用220V交流電供電型的LED數(shù)字顯示直流電流表。連續(xù)可變電阻可對輸出電壓、電流進行調(diào)節(jié)。結(jié)合輻照計測得的模擬太陽光源的入射光強，即可獲得太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果本組合裝置可用作小型太陽電池的模擬太陽光源，并用于小型太陽電池電流-電壓曲線的測定，并進而測定太陽電池的填充因子和光電轉(zhuǎn)換效率；如需測試非模擬太陽光源下太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，可將模擬光源置于關(guān)閉狀態(tài)，只利用太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率測定部分的功能；本組合裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，便于移動，使用方便，功能多樣，制造成本低，有利于大規(guī)模推廣應用。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為模擬太陽光部分組件的電路原理圖。
圖3為太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路的原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
實施例圖1示出了本實用新型的具體結(jié)構(gòu)，由圖1可見，本太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置包括模擬太陽光部分組件、太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路，兩部分共同固定設(shè)置于同一儀器箱體中。
所述模擬太陽光部分組件包括作為點光源的氙燈、電子式氙燈電源、電子觸發(fā)器、反光鏡、輻照計。所述作為點光源的氙燈，其以通過氙氣作為放電并以激發(fā)發(fā)光，其光效為每瓦30～40流明，色溫為5700°K日光色，顯色指數(shù)在91以上；所述氙燈設(shè)置于與儀器箱體固定連接的支撐架上，其位于支撐架上的位置可上下調(diào)節(jié)，所述氙燈與反光鏡相對設(shè)置，并通過電子觸發(fā)器與電子式氙燈電源相連接；所述輻照計為光強測量構(gòu)件，與反光鏡反射氙燈光線的方向相對設(shè)置；所述儀器箱體內(nèi)還設(shè)置有散熱風扇，所述散熱風扇的排風口正對氙燈；所述電子式氙燈電源為功率可連續(xù)調(diào)節(jié)的氙燈電源，這種電源散熱效果好，電路設(shè)置緊湊先進，大幅度降低了輸出電流中的工頻殘留紋波和高頻互調(diào)紋波，從而大大降低氙燈燈內(nèi)電極開花、結(jié)瘤、波殼發(fā)黑等現(xiàn)象，延長了氙燈使用壽命，也減少了氙燈燈光閃爍電弧抖動的機會，改善了布光效果；所述電子觸發(fā)器的高壓線圈為懸浮式結(jié)構(gòu)，電子觸發(fā)器的輸入正、負端分別接至氙燈電源輸出的正負端；如氙燈電源通電，自動工作觸發(fā)氙燈(見圖2)；所述反光鏡的角度為45°，呈喇叭狀，上小下大。通過反光鏡可使氙燈所發(fā)出的光形成接近平行光的模擬太陽光源，其模擬光源的光斑為圓形；所述輻照計用于測定模擬太陽光源的強度。
所述太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路包括直流電流表、直流電壓表、連續(xù)可變電阻。所述直流電壓表與太陽電池并聯(lián)連接，所述直流電流表與太陽電池串聯(lián)連接，連續(xù)可變電阻與電陽電池串聯(lián)，其連接關(guān)系如圖3所示(其中測1和測2均斷開時可測得太陽電池的開路電壓；測1接通時可測得太陽電池的短路電流；測2接通時可測得有負載時太陽電池的電壓和電流。)。太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能的測定電路，可測定太陽電池在負載狀態(tài)下的輸出電壓、電流，也可測定電池短路狀態(tài)下的短路電流，開路狀態(tài)下的開路電壓；基于短路電流、開路電壓和負載下的最大輸出功率，可計算出太陽電池的填充因子；其中直流電壓表可采用220V交流電供電型的LED數(shù)字顯示直流電壓表，直流電流表可采用220V交流電供電型的LED數(shù)字顯示直流電流表。連續(xù)可變電阻可對輸出電壓、電流進行調(diào)節(jié)。結(jié)合輻照計測得的模擬太陽光源入射光強，即可獲得太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率。
上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，包括模擬太陽光部分組件、太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路；其特征在于所述模擬太陽光部分組件包括作為點光源的氙燈、電子式氙燈電源、電子觸發(fā)器、反光鏡、輻照計，所述氙燈與反光鏡相對設(shè)置，并通過電子觸發(fā)器與電子式氙燈電源相連接，所述輻照計為光強測量構(gòu)件，與反光鏡反射氙燈光線的方向相對設(shè)置；所述太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路包括直流電流表、直流電壓表、連續(xù)可變電阻，所述直流電壓表與太陽電池并聯(lián)連接，所述直流電流表與太陽電池串聯(lián)連接，連續(xù)可變電阻與電陽電池串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，其特征在于所述模擬太陽光部分組件與太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路共同固定設(shè)置于同一儀器箱體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，其特征在于所述氙燈設(shè)置于與儀器箱體固定連接的支撐架上，其位于支撐架上的位置可上下調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，其特征在于所述儀器箱體內(nèi)設(shè)置有散熱風扇，所述散熱風扇排風口正對氙燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，其特征在于所述作為點光源的氙燈的光效為每瓦30～40流明，色溫為5700°K日光色，顯色指數(shù)在91以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，其特征在于所述電子式氙燈電源為功率可連續(xù)調(diào)節(jié)的氙燈電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，其特征在于所述電子觸發(fā)器的高壓線圈為懸浮式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，其特征在于所述反光鏡呈上小下大的喇叭狀，其側(cè)面的反光角度為45°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，其特征在于所述太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能的測定電路中的直流電壓表為220V交流電供電型的LED數(shù)字顯示直流電壓表，直流電流表為220V交流電供電型的LED數(shù)字顯示直流電流表。
專利摘要本實用新型提供一種太陽光模擬與太陽電池性能測定組合裝置，包括模擬太陽光部分組件、太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路；所述模擬太陽光部分組件包括氙燈、電子式氙燈電源、電子觸發(fā)器、反光鏡、輻照計，所述氙燈與反光鏡相對設(shè)置，并通過電子觸發(fā)器與電子式氙燈電源相連接，所述輻照計與反光鏡反射氙燈光線的方向相對設(shè)置；所述太陽電池光電轉(zhuǎn)換性能測定電路包括直流電流表、直流電壓表、連續(xù)可變電阻，所述直流電壓表與太陽電池并聯(lián)連接，所述直流電流表與太陽電池串聯(lián)連接，連續(xù)可變電阻與電陽電池串聯(lián)連接。本實用新型將模擬太陽光源與測定太陽電池性能等功能結(jié)合在一起，具有結(jié)構(gòu)簡單，便于移動，使用方便，功能多樣，制造成本低等優(yōu)點。
文檔編號G01R31/36GK2924552SQ20062005990
公開日2007年7月18日 申請日期2006年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月5日
發(fā)明者陳振興 申請人:中山大學