专利名称：一种恒定光强脉冲氙灯太阳电池的测试方法
技术领域：
本发明属于太阳电池测试领域，涉及一种单体太阳电池或太阳电池组件测试方法及其装置，特别涉及一种恒定光强脉冲氙灯太阳电池的测试方法。
常规太阳能电池组件测试装置利用透镜、反光曲面、增大光源与测试面间的距离等方法来达到测试面光照的均匀度要求，这些方法存在许多缺陷与不便。首先，反光曲面的设计加工很复杂，从而导致设备成本增加。如上海交通大学申请的专利“脉冲氙灯线光源台架式太阳电池组件测试仪”(中国专利申请号01113031.8)和“脉冲氙灯三自由度抛物面漫反射太阳光模拟器”(中国专利申请号01113032.6)。又如美国Sprie公司的测试设备SPI-SUNSIMULATOR 240A Photovoltaic Module Tester中使用的反光装置加工复杂，光路调试困难。而靠增大光源与测试面之间的距离来达到光照均匀度要求的方法会大大增加设备的体积，如美国国家航空及太空总署使用的Spectrolab公司的测试设备，光源距离测试面有5米。
实现上述发明目的的解决方案是恒定光强脉冲氙灯太阳电池测试方法，包括以下内容1)采用了常规的程控电子负载、测试电路和计算机；其特点是，还包括将摄影用的闪光灯或其他类似的脉冲氙灯改制成为光强可调的恒定光强脉冲氙灯；恒定光强脉冲氙灯包括交流电源、充电电路、储能电容、触发脉冲输入端、高压脉冲发生电路、氙灯管、光传感器、调节器构成；交流电源通过充电电路连接到储能电容，储能电容的两端通过串连的调节器连接有氙灯管，调节器上分别连接触发脉冲输入端及光传感器，触发脉冲输入端还通过高压脉冲发生电路连接到氙灯管的辅助电极。
本发明的其他特点是，计算机通过触发脉冲形成电路发出触发脉冲，恒定光强脉冲氙灯发出正比于触发脉冲幅度的脉冲光照射被测太阳电池，由计算机控制程控电子负载改变被测太阳电池中的电流，由测试电路测得太阳电池的电流和电压值并传送给计算机并处理保存，最后就可以显示被测太阳电池的主要电参数。如有必要，在单次闪光期间可以测出被测太阳电池的整个I-V曲线。利用恒定光强脉冲氙灯所制造的太阳电池单体或组件测试设备具有结构简单、低成本、低功耗、无发热和测试速度快等特点，可用于单体太阳电池或太阳电池组件生产线等需要大量、快速测试太阳电池的场合。
实施例1恒定光强脉冲氙灯单体太阳电池测试本实施例的核心是提出了一种新的恒定光强脉冲氙灯的实现方案，框图如
图1所示，包括交流电源1、充电电路2、储能电容3、触发脉冲输入端4、高压脉冲发生电路5、氙灯管6、光传感器7、调节器8。
交流电源1通过充电电路2连接到储能电容3，储能电容3的两端通过串连的调节器8连接有氙灯管6，调节器8上分别连接触发脉冲输入端4及光传感器7，触发脉冲输入端4通过高压脉冲发生电路5连接到氙灯管6的辅助电极。
交流电源通过充电电路给储能电容充电，储能电容两端的电压达到工作电压后，由触发脉冲输入端引入的触发脉冲通过高压脉冲发生电路触发氙灯管并使之发光。调节器根据触发脉冲的幅度和光传感器反馈光强量控制氙灯管的电流，可使脉冲氙灯的光强保持恒定，且其光强正比于触发脉冲的幅值。
恒定光强脉冲氙灯的触发脉冲波形及闪光光强波形如图2所示。其中，通道1为触发脉冲波形，通道2为脉冲氙灯闪光光强波形。由图可见，脉冲氙灯恒定发光时间可以持续数毫秒。
恒定光强脉冲氙灯的电原理图如图5所示。其工作原理如下交流电源通过二极管D1、电阻R1给储能电容C1充电；同时通过R2、升压变压器T1的原边线圈给C2充电。在C1、C2上的电压达到工作电压的前提下，当触发脉冲输入端加入触发脉冲时，可控硅Q1导通，C2通过Q1迅速放电，升压变压器T1的副边线圈感应出的高电压加到氙灯管的辅助电极，氙灯管内的气体被击穿成为等离子体，电容C1通过氙灯管和MOS模块放电，从而点亮灯管使之发光。
光传感器接收到灯管发出的光，反馈给运算放大器IC1，IC1根据触发脉冲的幅度和光传感器的反馈量，通过MOS模块自动调节氙灯管的发光强度，使之恒定并正比于触发脉冲的幅度。
采用本发明所制备的测试太阳电池装置的框图如图3。将被测单体太阳电池放置在距离脉冲氙灯合适的距离下，计算机15通过触发脉冲形成电路9发出触发脉冲，触发恒定光强脉冲氙灯10发出合适的恒定光照射被测太阳电池11，通过改变触发脉冲的幅度，使照射到被测太阳电池的光强达到要求。由计算机15控制程控电子负载12改变太阳电池11中的电流，由测试电路14测得太阳电池电压值，并由测试电路14通过电流采样路13测得太阳电池电流值，传送给计算机15。计算机15处理并保存测试数据，就可以逐点测出被测单体太阳电池I-V曲线。
实施例2恒定光强脉冲氙灯太阳电池组件测试采用本发明所制备的太阳电池组件测试装置中，脉冲氙灯距离被测太阳电池组件测试平面约2米；在测试装置内设置四块可以调节角度的反光板。利用调节反光板的角度和光反射系数，可使120CM×60CM测试面的光强均匀度达到要求。
其结构及原理如图4所示。在测试装置内安装四块可以调节角度的反光板16。从恒定光强脉冲氙灯10直射到A点的光程比到B点的光程短，A点的光强度也大，但是射到B点的还有经过反光板C点反射的光线，两束光线在B点法线方向的分量叠加之后与A点的光强大致相等。调节四块反光板的角度和反射系数，可以使整个测试面的光强均匀度达到要求。
太阳电池组件测试装置的其他结构及工作原理同实施例1。
采用本发明的方法，申请人已经成功制造出了单体太阳电池和太阳电池组件测试的装置，使用效果良好。
权利要求
1.一种恒定光强脉冲氙灯太阳电池测试方法，包括以下内容1)采用常规的计算机、程控电子负载和测试电路等对被测太阳电池进行电压和电流测量；其特征在于，还包括2)把摄影用的闪光灯或其他类似的脉冲氙灯改制成为恒定光强脉冲氙灯；恒定光强脉冲氙灯包括交流电源1、充电电路2、储能电容3、触发脉冲输入端4、高压脉冲发生电路5、氙灯管6、光传感器7、调节器8；交流电源1通过充电电路2连接到储能电容3，储能电容3的两端通过串连的调节器8连接有氙灯管6，调节器8上分别连接触发脉冲输入端4及光传感器7，触发脉冲输入端4还连接高压脉冲发生电路5，高压脉冲发生电路5还连接到氙灯管6的辅助电极。
2.如权利要求1所述的恒定光强脉冲氙灯太阳电池测试方法，在太阳电池组件测试时，其特征在于在设备内设置四块可以调节角度的反光板。利用调节反光板的角度和反射系数，使整个测试面的光强均匀度达到要求。
3.如权利要求1所述的恒定光强脉冲氙灯太阳电池测试方法，其特征在于，计算机通过触发脉冲形成电路发出触发脉冲，恒定光强脉冲氙灯发出正比于触发脉冲幅度的恒定光照射被测太阳电池，由计算机控制程控电子负载改变被测太阳电池中的电流，由测试电路测得被测太阳电池的电流和电压值并传送给计算机处理并保存，就可以在单次闪光期间，逐点测出被测太阳电池的I-V曲线。
全文摘要
本发明公开了一种恒定光强脉冲氙灯太阳电池测试方法。除了采用常规的程控电子负载、测试电路和计算机等，本方法利用光反馈和自动控制技术，把摄影用闪光灯或类似脉冲氙灯改制成恒定光强脉冲氙灯，该光源每次闪光可获得数毫秒恒定光强的光脉冲，计算机控制测试电路可以在单次闪光期间完成太阳电池I－V曲线数据的采集，并可在数秒内完成太阳电池电参数的测试。利用本发明，可以制造单体太阳电池和太阳电池组件测试装置。测试太阳电池组件时，利用放置在测试装置内的四块反光板使测试平面光照均匀度达到测试要求的方法。这些测试装置具有功耗低、结构简单、成本低、无发热，测试速度快等优点，可用于生产线对单体太阳电池和太阳电池组件进行快速测试。
文档编号G01R31/36GK1456899SQ0310802
公开日2003年11月19日 申请日期2003年5月14日 优先权日2003年5月14日
发明者张克农, 王红雨 申请人:西安交通大学