专利名称：脉冲线光源形式的单体太阳电池测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单体太阳电池测试仪，尤其涉及一种脉冲线光源形式的单体太阳电池测试仪，能测定单体太阳电池的伏安特性，并进而求出各种电性能参数。属于太阳电池测试技术领域。
单体太阳电池测试仪一般由太阳能模拟器、电子负载及计算机数据处理系统等几个部分组成成套或配套设备，其中太阳能模拟器有稳态的和脉冲式两种，国外早期的单体测试设备都是稳态的，模拟太阳光照在被测电池上，由测试电路测量电池的性能。这种测试仪最大的缺点是被测电池的温度不便测量和控制，虽然增加了恒温水系统，但影响电池性能的因素实质上是电池的PN结温度，因此虽然太阳电池的背电极与恒温水系统接触保持在恒温，但电池上表面的PN结温度却是随着恒光源的照射而逐渐升高，这必然会影响到测试结果的准确性。国外的单体测试设备一般采用点光源，抛物球反射作为模拟光源，这对抛物球加工精度要求很高，差之毫厘，失之千里，而且不便于把点光源调整到合适的位置。对比技术有SPIRE公司的SPI-CELL TEST 150 Solar CellTester，该技术采用的就是稳态光源，测量过程中势必影响电池PN结温度(http//www.spirecorp.com)。
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，设计提供一种脉冲线光源形式的单体太阳电池测试仪，使之结构简单合理，测试方便准确。
为了实现这样的目的，本发明的设计方案中，采用脉冲氙灯作为测试线光源，并设计了独特的光路系统，采用定电压的电子负载电路进行测试，由计算机对测试过程控制并进行数据处理。
本发明采用了瞬时功率几十千瓦而平均功率仅为其十分之一的频闪脉冲氙灯作为测试光源，每个光脉冲的持续时间为毫秒数量级，每次闪光测量伏安特性上的一个数据点，测试过程中定电压电子负载的电压按一定的序列变化，得到伏安特性上一系列的数据点，并把获得的数据存储到内存，等待数据处理，计算机数据处理过程主要包括曲线拟合，太阳电池电性能参数计算，数据滤波整理等。
本发明采用定电压的电子负载，完成低电压大电流的测试，该电路实现确定电池外电路电压，接受电池电流的功能外，还具有温度补偿电路，定电压双反馈电路，过电流保护电路，脉冲氙灯闪光控制电路等。
本发明设计了独特的光路系统，采用线光源和抛物面反射镜面，光源座可上下、前后两自由度调节，以实现脉冲线光源的位置调节。为了增加光的均匀性而同时保持测试仪较小的体积，必须增加光照的射程，采用两个平面反射镜实现两次平面反光，以达到测试台面上的光的均匀性要求。为了改善模拟光的光谱，在光路上加入滤光片。
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
图1为本发明的控制系统组成示意图。
如图所示，脉冲氙灯闪光控制电路1在计算机测控系统8的控制下，触发脉冲氙灯线光源2，氙灯线光源2闪光，通过光路系统照射到被测电池3上，定电压电子负载4接到被测电池3的两端，定电压电子负载4受计算机测控系统8的控制，使电池的外电路电压保持在一定电压下，温度补偿电路7，过电流保护电路5和定电压双反馈电路6保证电子负载4能准确测量太阳电池3的各种性能参数。
本发明采用的定电压电子负载4完成低电压大电流的测试，其中温度补偿电路7能保证仪器在较宽的温度范围内工作而不造成太大的测量误差。
图2为本发明的光路系统。
如图所示，底座17和外壳10构成测试仪的支撑机构，调节螺杆11和固定铰链14把两个平面反射镜12固定在外壳10上，而且保证了平面反射镜12一定角度的调节，抛物面反射镜面9固定在底座17上，脉冲线光源2由可调光源座固定在底座17上，使线光源2能在一定范围内调节在抛物面反射镜面9的焦点位置，这样，线光源2发出的模拟光经抛物面反射镜面9的反射形成平行光13，平行光13经两个45度角的平面反射镜12的反射后再通过滤光片15，到达被测电池平面16，得到不均匀度小于±2％的φ180mm的模拟光光斑。
图3为可调光源座与脉冲线光源、抛物面反射镜面连接的结构示意图。如图所示，脉冲线光源2安放在光源座18上，光源座18固定在底座17上，光源座18上固定有前后方向可调的滑块19和上下方向可调的滑块20，实现脉冲线光源2相对于抛物面反射镜面9的两自由度调节和固定。
本发明采用了独特的光路系统，脉冲线光源和抛物面反射镜面的位置可通过光源座上的滑块调整，采用两个平面反射镜实现两次平面反光，并加入滤光片以改善模拟光的光谱，保证了模拟光的均匀性要求。本发明解决了稳态模拟器测试过程中温升问题，采用的抛物面加工简单，测控电路完善，实现单体太阳电池的准确测量。
权利要求
1.一种脉冲线光源形式的单体太阳电池测试仪，其特征在于采用脉冲氙灯为线光源(2)，采用定电压的电子负载电路(4)进行测试，由计算机测控系统(8)对测试过程控制并进行数据处理，脉冲氙灯闪光控制电路(1)受计算机测控系统(8)的控制，线光源(2)通过光路系统照射到被测电池(3)上，定电压电子负载(4)接到被测电池(3)的两端，定电压电子负载(4)受计算机测控系统(8)的控制，并与温度补偿电路(7)，过电流保护电路(5)和定电压双反馈电路(6)连接。
2.如权利要求1所说的脉冲线光源形式的单体太阳电池测试仪，其特征在于光路系统中，调节螺杆(11)和固定铰链(14)把两个平面反射镜(12)固定在外壳(10)上，抛物面反射镜面(9)固定在底座(17)上，脉冲线光源(2)由可调光源座(18)固定在底座(17)上，线光源(2)发出的模拟光经抛物面反射镜面(9)的反射形成平行光(13)，平行光(13)经两个45度角的平面反射镜(12)的反射后再通过滤光片(15)，到达被测电池平面(16)。
3.如权利要求2所说的脉冲线光源形式的单体太阳电池测试仪，其特征在于光源座(18)上固定有前后方向可调的滑块(19)和上下方向可调的滑块(20)，实现脉冲线光源(2)相对于抛物面反射镜面(9)的两自由度调节和固定。
全文摘要
一种脉冲线光源形式的单体太阳电池测试仪,采用脉冲氙灯为线光源,采用定电压的电子负载电路进行测试,由计算机测控系统对测试过程控制并进行数据处理。光路系统中,采用线光源和抛物面反射镜面和两个平面镜反射相结合,达到模拟光的均匀性要求而保持测试仪较小的体积。本发明解决了稳态模拟器测试过程中温升问题,采用的抛物面加工简单,测控电路完善,实现单体太阳电池的准确测量。
文档编号G01R31/36GK1335513SQ01113030
公开日2002年2月13日 申请日期2001年5月31日 优先权日2001年5月31日
发明者崔容强, 丁正明, 徐林, 杨宏喜, 匡子光 申请人:上海交通大学