太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性技术领域，具体涉及一 种太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置，用于检测太阳模拟器辐照度、辐照均 匀性和稳定性。
【背景技术】
[0002] 在光伏发电系统中光伏组件是最为核心的发电单元，其光电转换特性，如短路电 流（Isc)、开路电压（Voc)、最大功率（Pmax)、转换效率（n)、填充因子（FF)等，是最为关键 的性能指标。而且，最大功率参数还是贸易流通的结算单元和光伏电站设计评估的最关键 量值。光伏组件光电转换特性的测量准确性直接影响到光伏企业的经济效益和光伏电站的 实际运营。目前光伏组件的光电性能测量基本都是基于太阳模拟器代替真实太阳进行模拟 照射并利用电子负载箱获取其光电转换特性。
[0003] 太阳模拟器是模拟自然太阳光谱和辐照度的一种光源设备，通常由光源和电源、 光学部件和滤光片、控制操作系统、电子负载箱等组成。与真实太阳相比，太阳模拟器具有 稳定性强、不受天气变化影响等优点。其普遍应用于太阳电池电性能测试、光老化实验、热 斑耐久实验等项目。另外，在其他领域，如：卫星的热平衡试验、植物发育和良种培育、材料 的耐辐照老化和高分子的固化测试等也有广泛应用。
[0004] 光伏组件的光电性能测试需要满足标准测试（STC)条件，S卩：温度25°C，AMI. 5G光 谱，1000W/m2福照度。其中，1000W/m2福照度的标定难度最大，其对最终测试结果影响也最 大。另外，太阳模拟器的辐照均匀性和稳定性，即国际标准IEC60904-9:2006太阳能模拟 器性能要求中所规定的辐照不均匀度及辐照不稳定度，也是影响光伏组件光电性能测试结 果的主要原因。
[0005] 先前报道的太阳模拟器辐照均匀性和稳定性检测装置是将负载电阻串联于太阳 电池片电流回路中，通过测量其两端电压近似正比于太阳电池片短路电流，然后利用太阳 电池短路电流与太阳模拟器辐照度成正比的关系得到太阳模拟器辐照均匀性和稳定性。考 虑信号采集装置的测量精度，电路中的串联电阻阻值不能过小，由此导致回路电流会略小 于太阳电池短路电流，即无法真实利用太阳电池短路电流与太阳模拟器辐照度成正比关 系，存在数值近似，会影响太阳模拟器辐照均匀性和稳定性的检测结果的准确性。另外，由 于串联电阻的影响，先前报道装置无法对太阳模拟器辐照度绝对值关键参数进行定标。 【实用新型内容】
[0006] (一）要解决的技术问题
[0007] 有鉴于此，本实用新型的主要目的是提供一种太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和 稳定性检测装置，以解决瞬态条件下准确检测太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性的 技术难点。
[0008] (二）技术方案
[0009] 为达到上述目的，本实用新型提供了一种太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定 性检测装置，该装置包括封装单晶硅电池片1、热电偶传感器2、电流连接线3、霍尔闭环电 流传感器4、控温台5、多通道快速数据采集器6和计算机7,其中：
[0010] 封装单晶硅电池片1，是由经过老化处理的单晶硅电池片封装后得到，其正面面向 太阳模拟器光源；
[0011] 热电偶传感器2,贴于封装单晶硅电池片1背面，以测量封装单晶硅电池片1的温 度，并通过同轴电缆与多通道快速数据采集器6匹配连接；
[0012] 电流连接线3,采用非屏蔽铜导线，穿过霍尔闭环电流传感器4,并短接封装单晶 硅电池片1的正负极；
[0013] 霍尔闭环电流传感器4,通过同轴电缆与多通道快速数据采集器6匹配连接，对该 太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置进行电流测试；
[0014] 控温台5,置于封装单晶硅电池片1背部，采用电学控温模式使封装单晶硅电池片 1温度维持恒定；
[0015] 多通道快速数据采集器6,包含多个数据采集端口，每个数据采集端口对应一个通 道，检测时选用其中的任意两个通道；
[0016] 计算机7,具有多个USB端口，采用USB端口分别连接于多通道快速数据采集器6 和霍尔闭环电流传感器4。
[0017] 上述方案中，所述封装单晶硅电池片1在标准测试条件（STC)下的短路电流值 经过标定，且其短路电流与太阳模拟器辐照度成正比关系。
[0018] 上述方案中，所述电流连接线3,采用横截面积大、长度短、导电性能好的非屏蔽铜 导线。
[0019] 上述方案中，所述霍尔闭环电流传感器4的灵敏度KH经过标定，且其灵敏度KH等 于输出电压与输入电流比。
[0020] 上述方案中，所述霍尔闭环电流传感器4对所采得的来自封装单晶硅电池片1的 电流信号进行I-V转换，转换后得到的电压信号通过同轴电缆输出给多通道快速数据采集 器6的某一个通道。
[0021] 上述方案中，连接所述霍尔闭环电流传感器4与多通道快速数据采集器6之间的 同轴电缆，其两端均有一接头。
[0022] 上述方案中，所述控温台5采用电学控温模式使封装单晶硅电池片1温度维持恒 定，是使封装单晶硅电池片1温度维持在25 °C。
[0023] 上述方案中，所述多通道快速数据采集器6在采集信号前经过标定。
[0024] 上述方案中，所述多通道快速数据采集器6检测时选用其中的任意两个通道，其 中一个通道采集封装单晶硅电池片1背面热电偶传感器2输出的电压信号，其中另一个通 道采集封装单晶硅电池片1短路电流经霍尔闭环电流传感器4I-V转换后所得电压信号，对 采集的这两种信号进行AD转换，输出给计算机7,由计算机7显示数据曲线。
[0025] 上述方案中，所述计算机7的一个USB端口与霍尔闭环电流传感器4电源端口连 接，为霍尔闭环电流传感器4提供工作电源；所述计算机7的一个USB端口与快速数据采集 器6连接，对接收自快速数据采集器6的信号以数据曲线进行显示。
[0026] (三）有益效果
[0027]从上述技术方案可以看出，本实用新型具有以下有益效果：
[0028] 1、本实用新型提供的太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置，采用霍 尔电流传感器代替串联电阻进行信号转换采集的方式，实现了太阳电池短路电流的准确测 试，进而解决了瞬态脉冲条件下检测太阳模拟器辐照度的技术难点。
[0029] 2、本实用新型提供的太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置，应用于 太阳电池片短路电流状态，提高了太阳模拟器均匀性和稳定性的测量准确度。
[0030] 3、本实用新型提供的太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置，引入太 阳电池控温、测温单元，解决了太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性测试过程中电池片 温度变化对测量结果的影响。
[0031] 4、本实用新型提供的太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置，结构简 单，便于携带和安装，能很好满足光伏企业和检测机构的现场检测和计量需求。
[0032] 5、本实用新型提供的太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置，对瞬态 和稳态太阳模拟器，包括组件测试仪、太阳电池片分选机等，均适用。
【附图说明】
[0033] 下面结合附图和实施例对本实用新型的结果和特征作进一步的详细描述，其中：
[0034] 图1是依照本实用新型实施例的太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装 置的结构示意图。
[0035] 图2是利用图1所示太阳模拟器辐照度、福照均匀性和稳定性检测装置测试太阳 模拟器辐照度随时间的变化情况示意图。
[0036] 图3是利用图1所示太阳模拟器辐照度、福照均匀性和稳定性检测装置检测太阳 模拟器的辐照稳定性数据曲线示意图。
【具体实施方式】
[0037]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并 参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0038] 请参阅图1所示，图1是依照本实用新型实施例的太阳模拟器辐照度、福照均匀性 和稳定性检测装置的结构示意图，该装置用于检测太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定 性，包括封装单晶硅电池片1、热电偶传感器2、电流连接线3、霍尔闭环电流传感器4、控温 台5、多通道快速数据采集器6和计算机7,其中：
[0039] 封装单晶硅电池片1，是由经过老化处理的单晶硅电池片封装后得到，其正面面向 太阳模拟器光源；封装单晶硅电池片1在标准测试条件（STC)下的短路电流值Is。。经过标 定，且其短路电流与太阳模拟器辐照度成正比关系。
[0040] 热电偶传感器2,贴于封装单晶硅电池片1背面，以测量封装单晶硅电池片1的温 度，并通过同轴电缆与多通道快速数据采集器6匹配连接。
[0041] 电流连接线3,采用横截面积大、长度短、导电性能好的非屏蔽铜导线，穿过霍尔闭 环电流传感器4,并短接封装单晶硅电池片1的正负极。
[0042] 霍尔闭环电流传感器4,通过同轴电缆与多通道快速数据采集器6匹配连接，对该 太阳模拟器辐照度、辐照均匀性和稳定性检测装置进行电流测试；霍尔闭环电流传感器4 的灵敏度KH经过标定，且其灵敏度KH等于输出电压与输入电流比；霍尔闭环电流传感器4 对所采得的来自封装单晶硅电池片1的电流信号进行I-V转换，转换后得到的电压信号通 过同轴电缆输出给多通道快速数据采集器6的某一个通道；其中，连接霍尔闭环电流传感 器4与多通道快速数据采集器6之间的同轴电缆，其两端均有一接头。
[0043] 控温台5,置于封装单晶硅电池片1背部，采用电学控温模式使封装单晶硅电池片 1温度维持恒定，一般情况下是使封装单晶硅电池片1温度维持在25°C左右。
[0044] 多通道快速数据采集器6,包含多个数据采集端口，每个数据采集端口对应一个通 道，检测时选用其中的任意两个通道，其中一个通道采集封装单晶硅电池片1背面热电偶 传感器2输出的电压信号，其中另一个通道采集封装单晶硅电池片1短路电流经霍尔闭环 电流传感器4I-V转换后所得电压信号，对采集的这两种信号进行AD转换，输出给计算机7， 由计算机7显示数据曲线。多通道快速数据采集器6在采集信号前经过标定。
[0045] 计算机7,具有多个U