太阳光模拟器及光谱调整方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳光模拟器，包括光源、光均匀化组件及N个滤光片，其中N是大于1的正整数。光源用以产生第一光线。光均匀化组件设置于第一光线的行进路线上，用以将第一光线均匀化。N个滤光片设置于第一光线的行进路线上，且N个滤光片中的M个滤光片位于光源与光均匀化组件之间，其中M是小于或等于N的正整数。第一光线通过每一M个滤光片的至少部分面积与光均匀化组件而产生第二光线。允许第一光线通过的每一M个滤光片的至少部分面积可被改变，以调整第二光线的光谱与太阳光的光谱的比例。只要改变允许光线通过的滤光片的至少部分面积，即可快速地将光源发出的光线的光谱调整成近似太阳光的光谱，从而减少检测太阳能电池/模块的时程。
【专利说明】太阳光模拟器及光谱调整方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳光模拟器及光谱调整方法，特别是涉及一种可有效缩短光源 与照射平面的距离，且将光源发出的光线的光谱调整成近似太阳光的光谱的太阳光模拟器 及光谱调整方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源需求的大幅提升，节能的太阳能电池应用逐渐受到人们的重视，也因 此造就了许多种类的太阳能电池技术蓬勃发展，这之中包括了硅晶太阳能电池 （silicon based solar cell)、娃薄膜太阳能电池 （silicon thin film solar cell)、染料敏化太阳 能电池 （dye sensitized solar cell)、铜铟嫁硒太阳能电池 （CuInGaSe solar cell)、聚 光型三-五族太阳能电池 （concentrator III-V compound solar cell)等。要评估这些太 阳能电池的特性好坏便需依赖现有的量测技术，来提供可信赖的太阳能电池转换效率值。
[0003] 目前主要利用太阳光模拟器（solar simulator)来提供近似太阳光的光谱的光 源，以量测太阳能电池的特性。由于太阳能电池的电力输出与太阳光的光谱有着密不可分 的关系，因此太阳光模拟器的优劣即会大大影响太阳能电池的量测结果。此外，依照太阳 能电池应用性的不同，可采用太阳光的光谱AMI. 5G或AMI. ?作为量测标准。在现有技术 中，已有许多关于太阳光模拟器的技术被发展出来，例如美国专利公告第6, 590, 149号，其 揭示光源与照射平面的距离是米等级(请参阅' 149号专利说明书第3栏第57至67行)。 由于光源与照射平面的距离太大，光源发出的光线在通过滤光片后容易发散而使得照度降 低，进而影响太阳能电池的量测结果。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：为了弥补现有技术的不足，提供一种太阳光模拟 器及光谱调整方法，其可有效缩短光源与照射平面的距离，且将光源发出的光线的光谱调 整成近似太阳光的光谱，以解决上述问题。
[0005] 本发明的太阳光模拟器采用以下技术方案：
[0006] 所述太阳光模拟器包括光源、光均匀化组件以及N个滤光片，其中N是大于1的正 整数。所述光源用以产生第一光线。所述光均匀化组件设置于所述第一光线的行进路线上， 用以将所述第一光线均匀化。所述N个滤光片设置于所述第一光线的行进路线上，且所述 N个滤光片中的Μ个滤光片位于所述光源与所述光均匀化组件之间，其中Μ是小于或等于N 的正整数。所述第一光线通过每一所述Μ个滤光片的至少部分面积与所述光均匀化组件而 产生第二光线。允许所述第一光线通过的每一所述Μ个滤光片的至少部分面积可被改变， 以调整所述第二光线的光谱与太阳光的光谱的比例。
[0007] 所述Μ个滤光片可相对所述光均匀化组件沿垂直所述第一光线的所述行进路线 的方向移动，以改变允许所述第一光线通过的每一所述Μ个滤光片的至少部分面积。
[0008] 所述Μ个滤光片并排。
[0009] 所述Μ个滤光片上下错开。
[0010] 所述Μ个滤光片可移动地设置于所述光均匀化组件的第一侧，其它Ν-Μ个滤光片 设置于所述光均匀化组件的第二侧，所述第一侧与所述第二侧相对。
[0011] 所述光均匀化组件包括积分柱。
[0012] 所述光均匀化组件还包括扩散片，设置于所述Μ个滤光片与所述积分柱之间。
[0013] 本发明的光谱调整方法采用以下技术方案：
[0014] 所述光谱调整方法包括以光源产生第一光线，其中光均匀化组件以及Ν个滤光片 设置于所述第一光线的行进路线上，所述Ν个滤光片中的Μ个滤光片位于所述光源与所述 光均匀化组件之间，Ν是大于1的正整数，Μ是小于或等于Ν的正整数；所述第一光线通过 每一所述Μ个滤光片的至少部分面积与所述光均匀化组件而产生第二光线；以及改变允许 所述第一光线通过的每一所述Μ个滤光片的至少部分面积，以调整所述第二光线的光谱与 太阳光的光谱的比例。
[0015] 所述光谱调整方法还包括相对所述光均匀化组件沿垂直所述第一光线的所述行 进路线的方向移动所述Μ个滤光片，以改变允许所述第一光线通过的每一所述Μ个滤光片 的至少部分面积。
[0016] 所述Μ个滤光片并排。
[0017] 所述Μ个滤光片上下错开。
[0018] 所述Μ个滤光片可移动地设置于所述光均匀化组件的第一侧，其它Ν-M个滤光片 设置于所述光均匀化组件的第二侧，所述第一侧与所述第二侧相对。
[0019] 所述光均匀化组件包括积分柱。
[0020] 所述光均匀化组件还包括扩散片，设置于所述Μ个滤光片与所述积分柱之间。
[0021] 因此，根据上述技术方案，本发明的太阳光模拟器及光谱调整方法至少具有下列 优点及有益效果：本发明使太阳光模拟器的光源发出的光线通过位于光源与光均匀化组件 之间的滤光片的至少部分面积，并且借由改变允许光线通过的滤光片的至少部分面积，以 调整光源发出的光线的光谱与太阳光的光谱的比例，从而将光源发出的光线的光谱调整成 近似太阳光的光谱。换句话说，只要改变允许光线通过的滤光片的至少部分面积，即可快速 地将光源发出的光线的光谱调整成近似太阳光的光谱，从而减少检测太阳能电池/模块的 时程。此外，本发明利用光均匀化组件将光源发出的光线均匀化，且可于光源与照射平面之 间设置反射罩，以使光源至照射平面的距离小于1米(优选地，可小于〇. 5米)，使得光源发 出的光线在通过滤光片与光均匀化组件后不会发散而使得照度提高，从而确保太阳能电池 /模块的量测结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是本发明一实施例的太阳光模拟器的示意图。
[0023] 图2是本发明另一实施例的太阳光模拟器的示意图。
[0024] 图3是本发明另一实施例的太阳光模拟器的示意图。
[0025] 图4是本发明另一实施例的太阳光模拟器的示意图。
[0026] 图5是本发明另一实施例的太阳光模拟器的示意图。
[0027] 图6是本发明一实施例的光谱调整方法的流程图。
[0028] 其中，附图标记说明如下：
[0029] 1、2、3、4、太阳光模拟器 10 光源
[0030] 5
[0031] 12 光均匀化组件 14a、14b、14c滤光片
[0032] 16 照射平面 18 反射罩
[0033] 120 积分柱 122 扩散片
[0034] A1、A2 箭头 D 距离
[0035] L1 第一光线 L2 第二光线
[0036] P 行进路线 S1 第一侧
[0037] S2 第二侧
【具体实施方式】
[0038] 请参考图1，图1是本发明一实施例的太阳光模拟器1的示意图。如图1所示，太 阳光模拟器1包括光源10、光均匀化组件12、N个滤光片14a、14b以及照射平面16,其中N 是大于1的正整数。在此实施例中，照射平面16可以是太阳能电池/模块。换句话说，本 发明的太阳光模拟器1即是用以提供近似太阳光的光谱的光源，以量测太阳能电池/模块 的特性。在此实施例中，光源10可以是气体放电灯、氣灯（Xenon lamp)、发光二极管（light emitting diode, LED)灯、卤素灯、人工光源等。在此实施例中，可依照实际需求来选择可 滤除短波长或长波长的光线的滤光片14a、14b。
[0039] 光源10用以产生第一光线L1。光均匀化组件12设置于第一光线L1的行进路线 P上，用以将第一光线L1均匀化。滤光片14a、14b也设置于第一光线L1的行进路线P上， 且滤光片14a、14b中的Μ个滤光片位于光源10与光均匀化组件12之间，其中Μ是小于或 等于Ν的正整数。在此实施例中，Ν=2,且Μ=Ν=2。此外，滤光片14a、14b并排且可移动地设 置于光均匀化组件12的第一侧S1。在此实施例中，光均匀化组件12可包括积分柱120以 及扩散片122,其中扩散片122设置于滤光片14a、14b与积分柱120之间。借由积分柱120 与扩散片122的组合，光均匀化组件12可将光源10产生的第一光线L1扩散且混合均匀。 需说明的是，光均匀化组件12也可以是单一的积分柱120,而不包括扩散片122,视实际应 用而定。
[0040] 在此实施例中，光源10产生的第一光线L1会沿行进路线P通过每一个滤光片 14a、14b的至少部分面积与光均匀化组件12而产生第二光线L2,且允许第一光线L1通过 的每一个滤光片14a、14b的至少部分面积可被改变，以调整第二光线L2的光谱与太阳光的 光谱的比例。在此实施例中，滤光片14a、14b可相对光均匀化组件12沿垂直第一光线L1 的行进路线P的方向移动(如图1的箭头A1、A2的方向所示)，以改变允许第一光线L1通过 的每一个滤光片14a、14b的至少部分面积。此外，每一个滤光片14a、14b的面积可大于或 等于光均匀化组件12在第一光线L1的行进路线P上的剖面积，视实际应用而定。举例而 言，当滤光片14a、14b相对光均匀化组件12沿箭头A1的方向移动时，允许第一光线L1通 过的滤光片14a的面积即会增加，且允许第一光线L1通过的滤光片14b的面积即会减少； 当滤光片14a、14b相对光均匀化组件12沿箭头A2的方向移动时，允许第一光线L1通过的 滤光片14a的面积即会减少，且允许第一光线L1通过的滤光片14b的面积即会增加。
[0041] 请参考下表1，表1显示允许第一光线L1通过的每一个滤光片14a、14b的至少部 分面积在不同的百分比下，在波长范围是350?670纳米以及670?880纳米量测得到的 第二光线L2的光谱与太阳光的光谱的比例。
[0042] 表 1
[0043]
【权利要求】
1. 一种太阳光模拟器，其特征在于，所述太阳光模拟器包括： 光源，用以产生第一光线； 光均匀化组件，设置于所述第一光线的行进路线上，用以将所述第一光线均匀化；以及 N个滤光片，设置于所述第一光线的所述行进路线上，所述N个滤光片中的Μ个滤光片 位于所述光源与所述光均匀化组件之间，Ν是大于1的正整数，Μ是小于或等于Ν的正整数； 其中，所述第一光线通过每一所述Μ个滤光片的至少部分面积与所述光均匀化组件而 产生第二光线，允许所述第一光线通过的每一所述Μ个滤光片的至少部分面积可被改变， 以调整所述第二光线的光谱与太阳光的光谱的比例。
2. 如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述Μ个滤光片可相对所述光均匀 化组件沿垂直所述第一光线的所述行进路线的方向移动，以改变允许所述第一光线通过的 每一所述Μ个滤光片的至少部分面积。
3. 如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述Μ个滤光片并排。
4. 如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述Μ个滤光片上下错开。
5. 如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述Μ个滤光片可移动地设置于所 述光均匀化组件的第一侧，其它N-Μ个滤光片设置于所述光均匀化组件的第二侧，所述第 一侧与所述第二侧相对。
6. 如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述光均匀化组件包括积分柱。
7. 如权利要求6所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述光均匀化组件还包括扩散片， 设置于所述Μ个滤光片与所述积分柱之间。
8. -种光谱调整方法，其特征在于，所述光谱调整方法包括： 以光源产生第一光线，其中光均匀化组件以及Ν个滤光片设置于所述第一光线的行进 路线上，所述Ν个滤光片中的Μ个滤光片位于所述光源与所述光均匀化组件之间，Ν是大于 1的正整数，Μ是小于或等于Ν的正整数； 所述第一光线通过每一所述Μ个滤光片的至少部分面积与所述光均匀化组件而产生 第二光线；以及 改变允许所述第一光线通过的每一所述Μ个滤光片的至少部分面积，以调整所述第二 光线的光谱与太阳光的光谱的比例。
9. 如权利要求8所述的光谱调整方法，其特征在于，所述光谱调整方法还包括： 相对所述光均匀化组件沿垂直所述第一光线的所述行进路线的方向移动所述Μ个滤 光片，以改变允许所述第一光线通过的每一所述Μ个滤光片的至少部分面积。
10. 如权利要求8所述的光谱调整方法，其特征在于，所述Μ个滤光片并排。
11. 如权利要求8所述的光谱调整方法，其特征在于，所述Μ个滤光片上下错开。
12. 如权利要求8所述的光谱调整方法，其特征在于，所述Μ个滤光片可移动地设置于 所述光均匀化组件的第一侧，其它N-Μ个滤光片设置于所述光均匀化组件的第二侧，所述 第一侧与所述第二侧相对。
13. 如权利要求8所述的光谱调整方法，其特征在于，所述光均匀化组件包括积分柱。
14. 如权利要求13所述的光谱调整方法，其特征在于，所述光均匀化组件还包括扩散 片，设置于所述Μ个滤光片与所述积分柱之间。
【文档编号】H02S50/15GK104251465SQ201310256549
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】欧逸青, 郑闵聪, 刘智维, 赵文平 申请人:乐利士实业股份有限公司