專利名稱:電池組件透光層透射率的模擬測試裝置的制作方法
電池組件透光層透射率的模擬測試裝置
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及太陽能電池組件的測試技術(shù),尤其涉及太陽能電池組件成型后透光層 的透射率測試技術(shù)。
背景技術(shù):
晶體硅太陽能電池組件是目前全球市場上最主流的太陽能電池組件產(chǎn)品。其市場 占有率在70%以上,并且其產(chǎn)能仍在迅速的增長。國內(nèi)制造晶體硅太陽能組件技術(shù)已較為 成熟,并具有上游材料充足,人力成本低廉等優(yōu)勢,因此國內(nèi)的晶體硅太陽能組件制造業(yè)發(fā) 展壯大及其迅速。2009年的全球生產(chǎn)的太陽能組件中,中國企業(yè)生產(chǎn)的組件占據(jù)了約40% 的份額。2009全球十大組件生產(chǎn)廠商中的中國廠商有四個(gè)。晶體硅太陽能組件通常由透光玻璃、EVA、太陽能電池片、EVA及TPT組成,這幾種 材料依次從上向下排序?qū)盈B,然后經(jīng)過層壓、高溫固化及冷卻工藝形成太陽能組件的層壓 件,最后再在其四周安裝鋁邊框以提高其堅(jiān)固程度并使其易于安裝,最后將導(dǎo)線引出,即完 成了太陽能組件的制作。其中,透光玻璃和EVA就是太陽能電池組件的表面透光材料。在太陽能電池組件的生產(chǎn)過程中,透光玻璃及EVA的透射率直接影響到電池組件 的轉(zhuǎn)換效率。太陽能電池組件在使用過程中,太陽光直接照射在透光玻璃的表面,經(jīng)過由透 光玻璃和EVA復(fù)合成的透光層透射后到達(dá)太陽能電池片的表面,由太陽能電池片完成光電 轉(zhuǎn)換的過程,然后再通過導(dǎo)線將產(chǎn)生的電能導(dǎo)出。透光玻璃和EVA的透射率越高,則就有更 多的光能到達(dá)太陽能電池表面,從而使得整塊組件具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率。因此,在太陽 能電池生產(chǎn)過程中必須對每一批透光玻璃和EVA的透射率進(jìn)行測試,以保證太陽能電池組 件的光電轉(zhuǎn)換效率。目前,在太陽能電池生產(chǎn)行業(yè)中,測試透光玻璃和EVA的透射率方法是分別測試 兩種材料在使用前的透射率,但這種測試方法存在如下缺陷第一,在分別測試透光玻璃和EVA透射率的過程中,這兩種材料的光學(xué)介質(zhì)均為 空氣,而太陽能電池組件成型后,透光玻璃的光學(xué)介質(zhì)為一面空氣,另一面是EVA;而EVA的 光學(xué)介質(zhì)為一面玻璃,另一面是晶體硅太陽能電池片,不同的光學(xué)介質(zhì)其折射率不同,導(dǎo)致 光線在不同介質(zhì)之間的傳輸路徑不同,現(xiàn)有的測試方法與實(shí)際應(yīng)用的不符,必然會(huì)造成測 試結(jié)果的不準(zhǔn)確。第二,太陽能電池的透光材料層存在光透射的微結(jié)構(gòu),在電池層壓件制作中,EVA 需要經(jīng)過加熱熔化,使之與透光玻璃表面完全貼合,其接觸面也會(huì)產(chǎn)生微結(jié)構(gòu),這種微結(jié)構(gòu) 對光線的透射會(huì)產(chǎn)生影響,而現(xiàn)有的測試方法是分別測試出透光玻璃和EVA的透射率,并 未考慮這一團(tuán)素。第三,EVA在太陽能電池組件的制作工藝中會(huì)脫水,改變其分子內(nèi)部成分及結(jié)構(gòu), 從而會(huì)改變它的光學(xué)性質(zhì),采用傳統(tǒng)方法只能測試未經(jīng)過該過程處理的EVA的透射率,并 不能得到該材料對于電池組件光學(xué)性能影響的準(zhǔn)確結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種電池組件透光層透射率的模擬測試裝置,通過這一裝置 可以更真實(shí)地測試電池組件成型后的透光玻璃與EVA復(fù)合層的透射率,能準(zhǔn)確地模擬太陽 能組件透光層在300-1200nm波長范圍內(nèi)對組件光透射率的影響。本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案所述電池組件透光層透射率的模擬測試裝置,包括白光光源、單色光分光系統(tǒng)、準(zhǔn) 直器、反射鏡、樣品臺(tái)、接線柱、微信號處理系統(tǒng)及終端信息處理系統(tǒng),單色光分光系統(tǒng)、準(zhǔn) 直器、反射鏡、樣品臺(tái)和接線柱都置于暗箱中,且準(zhǔn)直器對準(zhǔn)單色光分光系統(tǒng)的出射狹縫, 反射鏡設(shè)置在準(zhǔn)直器和樣品臺(tái)之間,接線柱位于樣品臺(tái)旁,接線柱與微信號處理系統(tǒng)電連 接,單色光分光系統(tǒng)與終端信息處理系統(tǒng)電連接,微信號處理系統(tǒng)與終端信息處理系統(tǒng)電 連接。本發(fā)明的有益效果是,準(zhǔn)確地模擬了組件表面的光透射過程,對透射材料即玻璃 和EVA復(fù)合層的透射率進(jìn)行了準(zhǔn)確的測量,有效地避免了傳統(tǒng)分別測試玻璃和EVA的方法 的不足。本發(fā)明通過嚴(yán)格地模擬組件結(jié)構(gòu),得到了與實(shí)際應(yīng)用時(shí)相同的光學(xué)介質(zhì)材料,避免 了因?yàn)楣鈱W(xué)介質(zhì)材料不符造成的測試結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象;同時(shí),可變形材料EVA的表面微 結(jié)構(gòu)也與實(shí)際應(yīng)用時(shí)完全相符,充分考慮了由于表面微結(jié)構(gòu)造成的光線反射或散射,減小 了測試誤差;本發(fā)明可以有效的監(jiān)督組件的制作工藝對EVA材料透射率的影響,有助于監(jiān) 管和改進(jìn)組件制作工藝。本發(fā)明的應(yīng)用,對于透光材料的質(zhì)量檢驗(yàn)及組件制作工藝的控制 均有很大的指導(dǎo)意義。
圖1為本發(fā)明的測試設(shè)備及流程示意圖圖中1_白光光源;2-單色光分光系統(tǒng);3-準(zhǔn)直器;4-反射鏡;5-樣品臺(tái);6_接線 柱;7_微信號處理系統(tǒng);8-終端信息處理系統(tǒng);9-暗箱。圖2為使用光電探測器制作組件樣品的層疊結(jié)構(gòu)圖圖中10-待測透光玻璃;11-待測EVA ; 12-待測光電探測器b ;13_TPT。
具體實(shí)施方式下面參閱圖1、圖2,舉例說明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式所述電池組件透光層透射率的模擬測試裝置,如圖1所示,它由白光光源1、單色 光分光系統(tǒng)2、準(zhǔn)直器3、反射鏡4、樣品臺(tái)5、接線柱6、微信號處理系統(tǒng)7及終端信息處理系 統(tǒng)8組成,單色光分光系統(tǒng)2、準(zhǔn)直器3、反射鏡4、樣品臺(tái)5和接線柱6都置于暗箱9中,且 準(zhǔn)直器3對準(zhǔn)單色光分光系統(tǒng)2的出射狹縫,反射鏡4設(shè)置在準(zhǔn)直器3和樣品臺(tái)5之間,接 線柱6位于樣品臺(tái)5旁,接線柱6與微信號處理系統(tǒng)7電連接,單色光分光系統(tǒng)2與終端信 息處理系統(tǒng)8電連接,微信號處理系統(tǒng)7與終端信息處理系統(tǒng)8電連接。電池組件透光層透射率的模擬測試方法如下第一步,準(zhǔn)備基準(zhǔn)光電探測器a和待測光電探測器bl2,它們都是對300-1200nm波 長均有具特征性的光電響應(yīng)的探測器,基準(zhǔn)光電探測器a和待測光電探測器bl2都具有電 極及導(dǎo)線,可以將其使用光能轉(zhuǎn)換而成的電信號引出;
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第二步,對電池組件透光材料透射率的模擬測試裝置進(jìn)行調(diào)試,準(zhǔn)備穩(wěn)定的白光 光源1,利用汞燈光譜的特征譜線校準(zhǔn)單色光分光系統(tǒng)2,首先校準(zhǔn)0級,其次校準(zhǔn)1級可 任選一條汞的特征譜線校準(zhǔn);調(diào)節(jié)白光光源1使其射出平行光,進(jìn)入單色光分光系統(tǒng)2,經(jīng) 過分光后,特定波長的單色光由單色光分光系統(tǒng)2的出射狹縫射出,光線經(jīng)過準(zhǔn)直器3準(zhǔn)直 后,經(jīng)過反射鏡4改變角度,照射在樣品臺(tái)5上,調(diào)試好后待用;第三步,調(diào)節(jié)單色光的波長,測量出基準(zhǔn)光電探測器a在這種對應(yīng)波長條件下的 短路電流S1 ( λ ),具體方法為將基準(zhǔn)光電探測器a放在樣品臺(tái)5上,將其輸出導(dǎo)線接在接 線柱6上,調(diào)節(jié)白光光源1使其射出平行光,進(jìn)入單色光分光系統(tǒng)2,經(jīng)過分光后,特定波長 的單色光由單色光分光系統(tǒng)2的出射狹縫射出,光線經(jīng)過準(zhǔn)直器3準(zhǔn)直后,經(jīng)過反射鏡4改 變角度,照射放置在樣品臺(tái)5上的基準(zhǔn)光電探測器a上,從終端信息處理系統(tǒng)8上將單色光 波長與使用該波長產(chǎn)生的電信號對應(yīng)記錄,分別記錄下在對應(yīng)的波長和條件下的短路電流 S1(A);第四步,按照第三步的測試方法測試待測光電探測器bl2在對應(yīng)波長條件下的短 路電流S2U);第五步,準(zhǔn)備待測樣品,取待測透光玻璃10、待測EVA11、TPT13和待測光電探測器 bl2,其中待測透光玻璃10的尺寸大于待測光電探測器bl2的光敏面,用待測透光玻璃10、 待測EVA11、待測光電探測器bl2和TPT13制作組件樣品,層疊順序由上至下依次為待測玻 璃10、待測EVAl 1、待測光電探測器bl2、待測EVAll和TPT13,且待測透光玻璃10的光面向 上,毛面向下,待測光電探測器bl2的光敏面向上,毛面向下,然后按太陽能電池層壓件工 藝進(jìn)行層壓、高溫固化及冷卻工藝形成待測樣品;第六步,按照第三步的測試方法測量出基準(zhǔn)光電探測器a在這種對應(yīng)波長條件下 的短路電流S3U);第七步,按照第三步的測試方法測量出待測樣品在對應(yīng)波長條件下的短路電流 S4(A),具體方法為將待測樣品放在樣品臺(tái)5上,將其輸出導(dǎo)線接在接線柱6上,調(diào)節(jié)白光 光源1使其射出平行光,進(jìn)入單色光分光系統(tǒng)2,經(jīng)過分光后,特定波長的單色光由單色光 分光系統(tǒng)2的出射狹縫射出,光線經(jīng)過準(zhǔn)直器3準(zhǔn)直后,經(jīng)過反射鏡4改變角度,照射放置 在樣品臺(tái)5上的待測樣品上,從終端信息處理系統(tǒng)8上記錄下在對應(yīng)波長條件下,待測樣品 的短路電流S4U);第八步,計(jì)算公式如下
τ/λΝ =S3(入)S4(入) [0_ 1Si(A)S2(A)計(jì)算出待測透光玻璃10和待測EVAll復(fù)合層的透光透射率式中,λ為單色光波 長,τ(λ)為透射材料在對應(yīng)波長下的透射率A1(X)是在對應(yīng)波長條件下基準(zhǔn)光電探測 器a第一次測試的短路電流;s2(x)是在對應(yīng)波長條件下,待測光電探測器bl2第一次測試 的短路電流;S3( λ )為在應(yīng)波長條件下,基準(zhǔn)光電探測器a第二次測試的短路電流;S4( λ ) 為在對應(yīng)波長條件下,由待測透光玻璃10、待測EVA11、待測光電探測器bl2、待測EVAll和 TPT13制成的待測樣品測試的短路電流。由于光電探測器的短路電流大小與入射光強(qiáng)度成正比,因此,本發(fā)明采用通過分別先測量出基準(zhǔn)光電探測器a和待測光電探測器bl2封裝前在對應(yīng)波長條件下的短路電流 S1U )和S2U ),然后再用待測透光玻璃10和待測EVAll將待測光電探測器bl2和TPT13 模擬電池層件進(jìn)行封裝,獲得待測樣品,再依次測定基準(zhǔn)光電探測器a和待測樣品在對應(yīng) 波長條件下的短路電流33(入)和、(入);通過先后對基準(zhǔn)光電探測器a短路電流51(入)和 S3(A)的比值獲得光源的影響系,最后再根據(jù)待測光電探測器bl2封裝前后測得的短路電 流S2 ( λ )和S4 ( λ ),根據(jù)對應(yīng)的計(jì)算公式就能很客觀地得到表征待測透光玻璃10和待測 EVAll在太陽能電池組件中的透光透射率。
權(quán)利要求
一種電池組件透光層透射率的模擬測試裝置,其特征是包括白光光源(1)、單色光分光系統(tǒng)(2)、準(zhǔn)直器(3)、反射鏡(4)、樣品臺(tái)(5)、接線柱(6)、微信號處理系統(tǒng)(7)及終端信息處理系統(tǒng)(8),單色光分光系統(tǒng)(2)、準(zhǔn)直器(3)、反射鏡(4)、樣品臺(tái)(5)和接線柱(6)都置于暗箱(9)中,且準(zhǔn)直器(3)對準(zhǔn)單色光分光系統(tǒng)(2)的出射狹縫,反射鏡(4)設(shè)置在準(zhǔn)直器(3)和樣品臺(tái)(5)之間,接線柱(6)位于樣品臺(tái)(5)旁,接線柱(6)與微信號處理系統(tǒng)(7)電連接,單色光分光系統(tǒng)(2)與終端信息處理系統(tǒng)(8)電連接,微信號處理系統(tǒng)(7)與終端信息處理系統(tǒng)(8)電連接。
全文摘要
一種電池組件透光層透射率的模擬測試裝置,包括白光光源、單色光分光系統(tǒng)、準(zhǔn)直器、反射鏡、樣品臺(tái)、接線柱、微信號處理系統(tǒng)及終端信息處理系統(tǒng),單色光分光系統(tǒng)、準(zhǔn)直器、反射鏡和樣品臺(tái)都置于暗箱中,且準(zhǔn)直器對準(zhǔn)單色光分光系統(tǒng)的出射狹縫,反射鏡設(shè)置在準(zhǔn)直器和樣品臺(tái)之間,接線柱位于樣品臺(tái)旁,接線柱與微信號處理系統(tǒng)電連接,單色光分光系統(tǒng)與終端信息處理系統(tǒng)電連接,微信號處理系統(tǒng)與終端信息處理系統(tǒng)電連接。它能克服現(xiàn)有測試透光玻璃和EVA的透射率方法的缺陷,為測試電池組件的透光玻璃與EVA復(fù)合層的透射率提供了一種模擬測試裝置。
文檔編號G01N21/59GK101907568SQ20101023201
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者吳旻 申請人:常州億晶光電科技有限公司