一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统

本发明属于太阳电池测试技术，特别涉及在多环境因素耦合条件下对太阳电池进行性能测试。

背景技术：

太阳电池属于可再生能源领域，目前受到国家大力的支持，我国已持续多年引领该行业的发展。在太阳电池所有性能测试中，输出性能的测试分析尤为重要，iec/ul等行业组织均给出了标准化的测试方案。比如iec61215-2016，详细地规定了太阳电池组件的测试规范。在这些规范中，大部分采用单因素变量的方式进行测试。而太阳电池在户外所承受的环境千变万化，通过模拟这些因素的耦合，进而分析在多环境因素条件下太阳电池的性能变化，是教学科研与生产应用中的最直接、最综合的测试表征手段。

本发明基于以上的测试构思和技术背景，全面考察了影响太阳电池输出特性的外部环境因素，在调研并分析科学与技术层面的可行性基础上，提出了多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统的发明创造，通过引入配置有外接真空系统、工作气体、光纤和加湿系统的密闭腔体，同时集成带准直器且波长和功率可调的激光，在光路上安装转速可调的斩光器，另外设计了能够进行温度调节、外接偏压调节并能进行xyz方向独立精细移动的测试台，最终发明出能够通过程序联动调节激光波长、激光强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、测试台湿度、偏压及气压的多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统。

本发明所提出的太阳电池性能测试技术，突破了传统光谱响应测试的单一性，简化了激光束诱导电流测试的复杂性，同时拓展了电流电压输出特性测试的范围，通过特定程控装置的设定，兼具瞬态与稳态的测试方案，特别适合包括太阳电池在内的光电行业的教学科研和产业的应用。

技术实现要素：

本发明的目的，是设计出一种能够耦合多种环境因素对太阳电池的性能进行综合测试分析的系统技术。

本发明通过如下技术方案予以实现：

整个多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统核心部件为密闭的腔体，腔体外接有真空系统与工作气体，实现气压的调节，同时外接有光纤以及加湿系统。所用的光为激光，波长分布从紫外波段到红外波段，功率可调，光纤带准直器，通过调节光路中的斩光器转速实现照射时间的调整，达到瞬态或稳态的测试要求，光照射在太阳电池表面的光斑面积大小可调。放置太阳电池的测试台位于密闭的腔体内，可以进行温度调节，同时外接偏压电源，并能进行xyz方向的独立精细移动。上述激光波长、激光强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、腔体内湿度、太阳电池所接偏压及所处气压能够通过程序联动调节，达到太阳电池多因素耦合测试性能的目的。

附图说明

图1为本发明的一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统的技术示意图，其中：1为上盖，2为光纤，3为真空抽气装置，4为工作气体入口，5为加湿系统入口，6为腔体主体，7为外接电源，包括偏压电源，8为测试信号线，9为光纤准直器，10为斩光器，11为可以xyz方向移动的测试台，12为斩光器支架。

具体实施方式

本发明设计了一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统，整个系统放置在一个密闭腔体内，腔体材质为不锈钢，并有上盖可打开，上盖通过螺丝与腔体主体进行锁定密闭，上盖有观察窗口，腔体外接真空装置，并配置有工作气体入口，以实现腔体内气压的调节，同时配置有加湿系统，通过导入工作气体的方式实现湿度可调，腔体还配置有光纤入口，可以导入具有不同波长，不同强度的单色光。测试台放置在密闭腔体内，通过程序控制，可以实现变温和xyz方向的独立精细运动，并外接偏压电源，实现对太阳电池的加偏压测试功能。光纤出来的光通过准直器照射到斩光器上，斩光器转速可调并由支架固定，光照射在太阳电池表面的光斑面积大小也可调。将光波波长、光波强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、测试台湿度、所接偏压及所处气压通过程序联动调节，达到太阳电池多因素耦合下瞬态或稳态性能的测试目的。

为了使本发明的优点、技术方案及实施效果更加清楚可行，以下对本发明进行进一步的说明，所有的测试样品、测试参数及环境因素均采用一定可调可选范围的方式加以说明，但并不局限于该说明。应当理解，此处所提供的具体实施例仅仅用于更好地说明本发明，并不限定本发明。

本发明具体实施例如下：

实施例1

本发明设计了一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统，整个系统放置在一个密闭腔体内，腔体材质为不锈钢，并有上盖可打开，上盖通过螺丝与腔体主体进行锁定密闭，上盖有观察窗口。腔体外接真空装置，并配置有工作气体入口，以实现腔体内气压的调节。同时配置有加湿系统，通过导入工作气体的方式实现湿度可调。腔体还配置有光纤入口，可以导入波长范围为250nm～1200nm的单色激光，功率从0～200mw可调。测试台放置在密闭腔体内，通过程序控制，可以实现变温和xyz方向的独立精细运动。测试台外接偏压电源，实现对太阳电池的加偏压测试功能。光纤出来的光通过准直器照射到斩光器上，斩光器转速可调并由支架固定，光照射在太阳电池表面的光斑面积从50平方微米到1平方毫米可调。将光波波长、光波强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、测试台湿度、所接偏压及所处气压通过程序联动调节，达到太阳电池多因素耦合下瞬态或稳态性能的测试目的。

实施例2

本发明设计了一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统，整个系统放置在一个密闭腔体内，腔体材质为不锈钢，并有上盖可打开，上盖通过螺丝与腔体主体进行锁定密闭，上盖有观察窗口。腔体外接真空装置，并配置有工作气体入口，以实现腔体内气压的调节。同时配置有加湿系统，通过导入工作气体的方式实现湿度可调。腔体还配置有光纤入口，可以导入具有不同波长，不同强度的单色光。测试台放置在密闭腔体内，通过程序控制，采用液氮冷却、半导体制冷及加热丝/带等方式，可以实现-196℃～120℃变温范围，测试台能够进行xyz方向的独立精细运动。测试台外接偏压电源，实现对太阳电池的加偏压测试功能。光纤出来的光通过准直器照射到斩光器上，斩光器转速可调并由支架固定，光照射在太阳电池表面的光斑面积大小也可调。将光波波长、光波强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、测试台湿度、所接偏压及所处气压通过程序联动调节，达到太阳电池多因素耦合下瞬态或稳态性能的测试目的。

实施例3

本发明设计了一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统，整个系统放置在一个密闭腔体内，腔体材质为不锈钢，并有上盖可打开，上盖通过螺丝与腔体主体进行锁定密闭，上盖有观察窗口。腔体外接真空装置，并配置有工作气体入口，以实现腔体内气压的调节。同时配置有加湿系统，通过导入工作气体的方式实现湿度可调，工作气体可以是干燥的氮气、干燥的氮气+氧气、含湿的氮气+氧气等，相对湿度变化范围为1%～85%。腔体还配置有光纤入口，可以导入具有不同波长，不同强度的单色光。测试台放置在密闭腔体内，通过程序控制，可以实现变温和xyz方向的独立精细运动。测试台外接偏压电源，实现对太阳电池的加偏压测试功能。光纤出来的光通过准直器照射到斩光器上，斩光器转速可调并由支架固定，光照射在太阳电池表面的光斑面积大小也可调。将光波波长、光波强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、测试台湿度、所接偏压及所处气压通过程序联动调节，达到太阳电池多因素耦合下瞬态或稳态性能的测试目的。

实施例4

本发明设计了一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统，整个系统放置在一个密闭腔体内，腔体材质为不锈钢，并有上盖可打开，上盖通过螺丝与腔体主体进行锁定密闭，上盖有观察窗口。腔体外接真空装置，并配置有工作气体入口，以实现腔体内气压的调节。同时配置有加湿系统，通过导入工作气体的方式实现湿度可调。腔体还配置有光纤入口，可以导入具有不同波长，不同强度的单色光。测试台放置在密闭腔体内，通过程序控制，可以实现变温和xyz方向的独立精细运动。测试台外接偏压电源，实现对太阳电池的加偏压测试功能，不同材料的太阳电池偏压范围不一样，以碲化镉薄膜太阳电池为例，偏压从负2.5v到正2.5v之间。光纤出来的光通过准直器照射到斩光器上，斩光器转速可调并由支架固定，光照射在太阳电池表面的光斑面积大小也可调。将光波波长、光波强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、测试台湿度、所接偏压及所处气压通过程序联动调节，达到太阳电池多因素耦合下瞬态或稳态性能的测试目的。

实施例5

本发明设计了一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统，整个系统放置在一个密闭腔体内，腔体材质为不锈钢，并有上盖可打开，上盖通过螺丝与腔体主体进行锁定密闭，上盖有观察窗口。腔体外接真空装置，通过机械泵或工作气体实现腔体内真空变化范围为10^-2pa～10⁶pa。同时配置有加湿系统，通过导入工作气体的方式实现湿度可调。腔体还配置有光纤入口，可以导入具有不同波长，不同强度的单色光。测试台放置在密闭腔体内，通过程序控制，可以实现变温和xyz方向的独立精细运动。测试台外接偏压电源，实现对太阳电池的加偏压测试功能。光纤出来的光通过准直器照射到斩光器上，斩光器转速可调并由支架固定，光照射在太阳电池表面的光斑面积大小也可调。将光波波长、光波强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、测试台湿度、所接偏压及所处气压通过程序联动调节，达到太阳电池多因素耦合下瞬态或稳态性能的测试目的。

实施例6

本发明设计了一种多环境因素耦合的太阳电池性能测试系统，整个系统放置在一个密闭腔体内，腔体材质为不锈钢，并有上盖可打开，上盖通过螺丝与腔体主体进行锁定密闭，上盖有观察窗口。腔体外接真空装置，通过机械泵或工作气体实现腔体内真空变化范围为10^-2pa～10⁶pa。同时配置有加湿系统，通过导入工作气体的方式实现湿度可调，工作气体可以是干燥的氮气、干燥的氮气+氧气、含湿的氮气+氧气等，相对湿度范围为1%～85%。腔体还配置有光纤入口，可以导入波长范围为250nm～1200nm的单色激光，功率从0～200mw可调。测试台放置在密闭腔体内，通过程序控制，采用液氮冷却、半导体制冷及加热丝/带等方式，可以实现加热-196℃～120℃和xyz方向的独立精细运动。测试台外接偏压电源，实现对太阳电池的加偏压测试功能，不同材料的太阳电池偏压范围不一样，以碲化镉薄膜太阳电池为例，偏压从负2.5v到正2.5v之间。光纤出来的光通过准直器照射到斩光器上，斩光器转速可调并由支架固定，光照射在太阳电池表面的光斑面积从50平方微米到1平方毫米可调。将光波波长、光波强度、斩光器转速、测试台温度、测试台移动方式及速度、测试台湿度、所接偏压及所处气压通过程序联动调节，达到太阳电池多因素耦合下瞬态或稳态性能的测试目的。