一种用于太阳电池片IV检测的高聚光匀化式太阳模拟器的制作方法

一种用于太阳电池片iv检测的高聚光匀化式太阳模拟器
技术领域
1.本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种用于太阳电池片iv检测的高聚光匀化式太阳模拟器。


背景技术：

2.在太阳电池片的加工工序中，对太阳电池片的电性能检测尤为重要。太阳电池片电性能检测需要提供模拟太阳光，而对模拟器光谱区间、总辐照度标准、辐照均匀性以及辐照稳定性的不同等级要求，直接影响到的太阳电池片电性能参数的检测。
3.为了提高太阳电池片电性能检测的精准性，以及提高检测设备的可靠性，需要对太阳模拟器的光源装置进行设计。但是，目前的iv检测仪中太阳模拟器在1000w/m2标准辐照度下，氙灯电源触发电流较大，影响到氙灯长期运行的可靠性。同时，太阳模拟器在250*250mm区间内的辐照均匀性难以达到≤2％，无法满足部分太阳电池片电性能检测的标准。因此，在实际检测过程中，氙灯的使用寿命受到影响，时常更换。检测较大面积的太阳电池片，将其中心位置精准的放置在氙灯中心位置，依然很难保证太阳模拟器辐照均匀。
4.因此，有必要研究一种新的用于太阳电池片iv检测的高聚光匀化式太阳模拟器来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种用于太阳电池片iv检测的高聚光匀化式太阳模拟器，能够通过两级匀光和一级聚光得到光线聚拢和匀化，从而得到高聚光和均匀化的太阳电池片测试光，提高测试设备的可靠性。
6.本实用新型提供一种用于太阳电池片iv检测的高聚光匀化式太阳模拟器，其特征在于，所述太阳模拟器包括光源、滤光片、第一匀光件、聚光件和第二匀光件；
7.所述光源设置在顶部，所述滤光片设于所述光源下方；
8.所述第一匀光件和所述第二匀光件依次设于所述滤光片下方；
9.所述聚光件设于所述第一匀光件和所述第二匀光件之间；
10.待测太阳电池片设于所述第二匀光件下方。
11.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述光源为圆环状氙灯。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一匀光件为圆片状毛玻璃；所述毛玻璃的表面设有若干几何匀化结构。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述几何匀化结构为折射型微透镜阵列。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述毛玻璃的材质为石英或者b270材质。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二匀
光件为衰减玻璃。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述衰减玻璃为表面设有明暗相间图案的玻璃。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述衰减玻璃上的明暗相间图案由丝网印刷得到。
18.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述聚光件为具有锥度的筒状结构，所述筒状结构的内表面为具有反光作用的反光面。
19.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述反光面为镜面铝板。
20.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述光源、所述滤光片、所述第一匀光件、所述聚光件、所述第二匀光件和所述待测太阳电池片同轴设置。
21.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点或有益效果：本实用新型能够实现对光谱精准匹配，并实现辐照均匀度满足a级标准，而且能够在达到1000w/m2标准辐照度下，降低氙灯电源触发电流，减少氙灯电源模块的损坏，提高设备测试的可靠性；
22.上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：通过设置聚光筒以及将其设置在毛玻璃和衰减玻璃之间，使得太阳模拟器在达到一个太阳强度时所需氙灯电源电流低于没有聚光筒会聚光束状态下所需电流，一方面，降低了氙灯电源触发电流，减少氙灯电源模块的损坏，提高了设备测试的可靠性；另一方面，根据不同氙灯安装高度和待测太阳电池片的位置，对聚光筒的长度和锥度进行设计，使得聚光系统(即聚光筒)满足各类太阳电池片iv检测仪的使用，提高了设备的兼容效果；
23.上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：通过设置毛玻璃和衰减玻璃作为高聚光匀化式太阳模拟器的匀化结构，实现氙灯光束到达待测太阳电池片的表面时光束均匀分布，尤其是衰减玻璃的设计，通过明暗间隔图案的非均匀排列，实现对氙灯光束的匀化作用。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
25.图1是本实用新型一个实施例提供的用于太阳电池片iv检测的高聚光匀化式太阳模拟器结构示意图；
26.图2是本实用新型一个实施例提供的衰减玻璃上明暗图案的分布图。
27.其中，图中：
28.1、氙灯；2、滤光片；3、毛玻璃；4、聚光筒；5、衰减玻璃。
具体实施方式
29.为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行
详细描述。
30.应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。“第一”、“第二”和“第三”仅是为了区别做出的指代描述。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
32.一种用于太阳电池片iv检测的高聚光匀化式太阳模拟器，如图1所示，该装置包括氙灯1、滤光片2、毛玻璃3、聚光筒4和衰减玻璃5，五者依次设置。氙灯1作为太阳模拟器的光源设于最顶部，滤光片2和毛玻璃3依次设置在氙灯1下方，聚光筒4为具有锥度的上细下粗的筒状，且设置在毛玻璃3的下方，衰减玻璃5设置在聚光筒4的下方，待测太阳电池片设置在衰减玻璃5的下方。
33.氙灯1结构呈圆环状，光源发射的光线由中心按圆环的方式向外发散，从而在匀化系统中能够有效保障内部光线的均匀性。氙灯1的光线经过滤光片2和毛玻璃3进入聚光筒4内，滤光片2和毛玻璃3的设置使得光线在聚光筒4之前进行有效的滤光和匀化。
34.在上述实施例方式中，优选的，毛玻璃3为太阳模拟器的一级匀化结构，起到高聚光、均匀化的作用，使得氙灯1发射的光线均匀照射进聚光筒中。毛玻璃3采用石英或b270材质制成，其表面是基于折射型的微透镜阵列的几何匀化结构。
35.聚光筒4是太阳模拟器的聚光结构，其接收到毛玻璃3匀化后的光线并输出具有一定聚光比例的高能量密度的光束。聚光筒4为具有锥度的圆筒状，其顶部和底部均开口，且底部边沿设有若干缺口使得边沿呈齿状，缺口数量为4个。光学系统搭建中，为了给光强传感器预留其探测位置，需要在聚光筒的底部边沿设计成缺口，以便探测光强，并且为了简化安装难度，将缺口设计为4个。聚光筒4内表面为具有反射光线作用的反光面。聚光筒的材质为镜面铝板，其作用为聚光以及能量密度的调整，从而实现光线有效聚拢并输出高能量密度的光束，提高辐照度。聚光筒4的长度设计和锥度设计则根据氙灯1安装高度和待测太阳电池片的距离进行设计。在太阳电池片电性能检测中，太阳模拟器箱体设备安装需要与太阳能电池片在垂直高度上保持500mm以内的安全距离。氙灯距离太阳模拟器箱体底部的距离保证在500mm以内，氙灯与太阳电池片距离越近光强越大，同时还需要考虑测试区域内辐照均匀性。故此，本实用新型采用光学仿真软件模拟氙灯特性在聚光筒不同长度、锥度下，光束在500mm距离处，区域面积为250*250mm内辐照强度大小的变化情况，最终确定聚光筒的长度294mm、锥度1.41。聚光筒4的轴心与圆环氙灯1的轴心一致，待测太阳电池片的轴心与圆环氙灯1的轴心也一致。
36.优选的，聚光筒4内部反光面采用镜面铝板。
37.衰减玻璃5为太阳模拟器的二级匀化结构，实现对聚光筒4输出光束的均匀化。衰减玻璃5表面采用丝网印刷技术印刷出明暗相间的图案，光线经衰减玻璃5能够实现光线匀
化，调整辐照度大小。丝网印刷的图案根据氙灯1的高度、待测太阳电池片的位置和聚光筒4位置进行针对性设计，从而起到对光束最好的均匀化效果，使匀化后光束均匀地照射在待测太阳电池片上。
38.优选的，衰减玻璃5印刷的图案，首先采用聚光镜环带法理论分析衰减玻璃上辐照分布情况，并通过明暗图案的非均匀分布实现对辐照度的调制。最后通过仿真软件计算出明暗图案最佳匀化效果。
39.明暗图案的具体形态可以如图2所示，方形小格通过丝网印刷技术进行填充，成为遮挡区域，从而实现对辐照均匀性的调制。
40.本实用新型设有聚光筒4以及将聚光筒4设置在毛玻璃3和衰减玻璃5之间，当太阳模拟器在达到一个太阳强度时所需氙灯电源电流低于没有聚光筒4会聚光束状态下所需电流，因此在长期的使用过程中，本实用新型能够实现有效的节能作用。
41.以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。