CN102346231A - 具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置 - Google Patents

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CN102346231A CN2010102407781A CN201010240778A CN102346231A CN 102346231 A CN102346231 A CN 102346231A CN 2010102407781 A CN2010102407781 A CN 2010102407781A CN 201010240778 A CN201010240778 A CN 201010240778A CN 102346231 A CN102346231 A CN 102346231A
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李静粼
张一帆
林明杰
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Abstract

一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置，其中该本体为一具有一出光口的封闭空间，该封闭空间内设置一发光体，该发光体用以朝出光口方向发出一第一光束，而第一光束行进方向路径上设置一分光装置，用以将该第一光束分为一第一子光束以及一第二子光束，其中该第一子光束投向该出光口位置的待测太阳能电池，用以做为一太阳能电池检测装置；另外该第二子光束的行进路径上设置一检知装置，用以接收该第二子光束，再藉由该检知装置输出一讯号，用以监测该发光体发出的第一光束强度，以确保太阳能电池的量测精准度。

Description

具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置
技术领域
本发明关于一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置，尤其是一种太阳光模拟器或是太阳能电池检测装置内部设置有一检知装置，用以监视内部发光体的光束强度。 
背景技术
目前太阳光发电系统由太阳能电池(solar cell)以半导体制程的制作方式而成，发电原理将太阳日照光照射于太阳能电池上，使太阳能电池吸收太阳日照光能透过半导体，使产生负极及正极形成电流，再经导线传送至负载。 
故当太阳能电池经由制程制造之后，必须先进行太阳能电池的发电能力的性能评价，若太阳能电池具有良好的转换输出特性表现，太阳能电池的制造厂商具有更大的价格优势，然而输出特性表现的好坏，是由太阳光照射下经由测定太阳 
能电池的电流电压特性而得到的光电转换效率 
Figure BSA00000210852600011
V为最大输出功率时的电压、I为最大输出功率时的电流、P为最大输出功率值)，关于太阳电池的转换效率系以太阳光转换电而收集到得能量与一天中所得到日照射能量作百分比，例如在3月到9月的中午时，赤道上的太阳辐射能约1000W/m2，因此标准的太阳辐射能(AM1.5G)可产生1000W/m2能量，故一个转换效率为15％且面积为平方公尺的太阳电池，在3月或9月中午的赤道轨迹上，可产生将近150瓦特的高峰能量。 
故检测太阳能电池的发电性能是极其重要的，然而检测所需的太阳光强度，会因为天气的影响而产生日照强度不均匀等等的变化，故业界经常会使用一太阳光模拟器101进行模拟太阳光使用，而在检测时系会将模拟光束1011分别投射于太阳光模拟器101外部的待测太阳能电池102(solar cell)及监测片103(MonitorCell)上，以进行待测太阳能电池102的输出特性检测，另外设置于外部的监测片103(Monitor Cell)系为了进行光束强度量测(irradiance measured)，以进行光束强度的监测(请参考图1)； 
然而上述光束强度量测方式，必须将光束同时投射至待测太阳能电池(solar cell)及监测片(Monitor Cell)上，如此操作方式将会使太阳光模拟器需要至少两个出光口，或是一个较大的出光口，因此会使得太阳光模拟器内部必须使用功率高的发光体，才能够使得该待测太阳能电池及监测片受到均匀的照射，且会影响到太阳能电池的输出特性，然而这一类高功率的发光体，其价格会随着可照射的亮度与面积成正比，故所需花费的制造成本也越高。 
因此，若能提供一种在内部设置有一检测光束强度装置的太阳光模拟器或是太阳能电池检测装置，即可降低所需的制造成本，同时亦能够更有效地自动控制光源的照度，应为一最佳解决方案。 
发明内容
本发明的目的即在于提供一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置，系于太阳光模拟器内部设置一可检测光束强度的检知装置，从而能降低成本，还有效的自动控制光源的照度。 
为实现上述目的，本发明公开了一种具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于包含： 
一本体，为具有一出光口的封闭空间； 
一发光体，设置于该本体内部，用以持续朝出光口方向发出一第一光束； 
一分光装置，设置于该发光体的第一光束行进方向路径上，用以将该第一光束分为一第一子光束以及一第二子光束，其中该第一子光束投射朝向该出光口方向；以及 
一检知装置，设置于该第二子光束的行进路径上，用以接收该第二子光束，再输出一转换讯号。 
其中，该发光体为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合。 
其中，该分光装置为一平面分光镜。 
其中，该发光体的一侧添加一集光器，用以将该发光体的第一光束汇聚。 
其中，该检知装置为一太阳能电池。 
其中，该检知装置为一半导体晶片。 
其中，更包括有一个转换效率分析装置，用以接收该检知装置输出的转换讯号，并计算比较一电流电压曲线。 
该公开了一种具有检知装置的太阳能电池检测装置，对一待测太阳能电池输出模拟光源，该太阳能电池检测装置包含： 
一本体，为具有一出光口的封闭空间； 
一发光体，设置于该本体内部，用以持续朝出光口方向发出一第一光束； 
一分光装置，设置于该发光体的第一光束行进方向路径上，用以将该第一光 束分为一第一子光束以及一第二子光束； 
至少一个反射装置，设置于该本体内部，用以将该第一子光束折射一角度朝出光口射出； 
一检知装置，设置于该第二子光束的行进路径上，用以接收该第二子光束，再输出一转换讯号；以及 
一准直镜，设置于该本体的光出口位置，用以将该第一子光束投射于该待测太阳能电池。 
其中，该发光体及该分光装置之间添加一滤镜，使该发光体发出的第一光束的特定波长通过。 
其中，该滤镜为一空气质量1.5G的滤镜，使该第一光束接近实际太阳光的光谱输出。 
其中，该发光体及该分光装置之间添加一紫外光滤镜，用以滤除该第一光束的紫外光。 
其中，该发光体及该分光装置之间添加一积分装置，用以使该第一光束成为一均匀光束。 
其中，该发光体及该分光装置之间添加一光栅门，用以该发光体不使用的情况下，将光源隔离且不需关闭电源，以防止元件温度持续上升。 
其中，该发光体为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合。 
其中，该分光装置为一平面分光镜。 
其中，该发光体的一侧添加一集光器，用以将该发光体的第一光束汇聚。 
其中，该本体内部更包括另一个反射装置，用以将该发光体的第一光束折射一角度朝分光装置方向射出。 
其中，更包括有一个转换效率分析装置，用以接收该检知装置输出的转换讯号，并计算比较一电流电压曲线。 
还公开了一种具有检知装置的太阳光模拟器，其包含： 
一本体，为具有一出光口的封闭空间； 
一发光体，设置于该本体内部，用以持续朝出光口方向发出一第一光束； 
一透光检知装置，设置于该发光体的第一光束行进方向路径上，用以接收该第一光束，并允许该第一光束穿透该透光检知装置，而该透光检知装置的表面配置一侦测元件，用以监测该发光体发出的第一光束强度。 
其中，该本体的光出口位置设置一准直镜，用以将该第一子光束投射出去。 
其中，该发光体及该透光侦测装置之间添加一滤镜，使该发光体发出的第一光束的特定波长通过。 
其中，该滤镜为一空气质量1.5G的滤镜，使该第一光束接近实际太阳光的 光谱输出。 
其中，该发光体及该透光侦测装置之间添加一紫外光滤镜，用以滤除该第一光束的紫外光。 
其中，该发光体及该透光侦测装置之间添加一积分装置，用以使该第一光束成为一均匀光束。 
其中，该发光体及该透光侦测装置之间添加一光栅门，用以该发光体不使用的情况下，将光源隔离且不需关闭电源，以防止元件温度持续上升。 
其中，该发光体为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合。 
其中，该发光体的一侧添加一集光器，用以将该发光体的第一光束汇聚。 
其中，该本体内部更包括一个反射装置，用以将穿透该透光检知装置的第一光束折射一角度朝该出光口方向射出。 
其中，该本体内部更包括一个反射装置，用以将该发光体的第一光束折射一角度朝该透光检知装置方向射出。 
其中，更包括有一组转换效率分析装置，用以接收该透光检知装置输出的转换讯号，并与一标准电流电压曲线计算出发光体光源强度变动比例值，再将该比例值与待测太阳能电池的电讯号进行运算。 
通过上述结构，本发明实现以下技术效果： 
1.本发明于太阳光模拟器及太阳能电池检测装置内部，设置一可检测光束强度的检知装置，可缩小出光口的范围，同时可降低太阳光模拟器或是太阳能电池检测装置的制造成本。 
2.本发明可将检测的光束强度讯号传送至一转换效率分析装置，并经由该转换效率分析装置进行比较运算，获取待测太阳能电池的量测精准度。 
3.透过精准度提升，以目前市场透过太阳能电池的转换效率为计价标准，更能反应在分类后贩售的价格上。 
有关于本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。 
附图说明
图1习用太阳能电池检测装置的运作示意图； 
图2本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的第一实施运作示意图； 
图3A为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的第二实施结构示意图； 
图3B为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的 第二实施运作不意图； 
图3C为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的第三实施运作示意图； 
图4A为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的第四实施运作示意图； 
图4B为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的第五实施运作示意图； 
图5为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的实施架构图；以及 
图6为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的AM1.5G电流电压曲线图。 
具体实施方式
请参阅图2为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的第一实施运作示意图，由图中可知，该太阳光模拟器包括： 
一本体1，为具有一出光口11的封闭空间； 
一发光体12，设置于该本体1内部，用以持续朝出光口11方向发出一第一光束121，而该发光体12为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合； 
一分光装置13，设置于该发光体12的第一光束121行进方向路径上，用以将该第一光束121分为一第一子光束1211以及一第二子光束1212，其中该第一子光束投射1211朝向该出光口11方向，另外该分光装置13为一平面分光镜； 
一检知装置14，设置于该第二子光束1212的行进路径上，用以接收该第二子光束1212，再藉由该检知装置14输出一转换讯号，用以监测该发光体12发出的第一光束121强度，另外该检知装置14为一太阳能电池或一半导体晶片。 
值得一提的是，该发光体12的一侧设置一集光器15，用以将该发光体12的第一光束121汇聚。 
请参阅图3A及图3B为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的第二实施结构示意图及运作示意图，由图中可知，该太阳能电池检测装置系对一待测太阳能电池4输出模拟光源，而该太阳能电池检测装置主要包括： 
一本体2，为具有一出光口21的封闭空间； 
一发光体22，设置于该本体2内部，用以持续朝出光口21方向发出一第一光束221，而该发光体为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合； 
一分光装置23，设置于该发光体22的第一光束221行进方向路径上，用以将该第一光束221分为一第一子光束2211以及一第二子光束2212，另外该分光装置23为一平面分光镜； 
一第一反射装置24，设置于该本体2内部，用以将该第一子光束2211折射一角度朝出光口21射出； 
一检知装置25，设置于该第二子光束2212的行进路径上，用以接收该第二子光束2212，并藉由该检知装置25输出一转换讯号，用以监测该发光体22发出的第一光束221强度； 
一准直镜26，设置于该本体2的光出口21位置，用以将该第一子光束2211投射于该待测太阳能电池4。 
值得一提的是，当该发光体22并未设置于该分光装置23平行位置上时，于该本体2内部添加一第二反射装置27，用以将该发光体22的第一光束221折射一角度朝分光装置23方向射出(请参考图3C)。 
值得一提的是，该发光体22及该分光装置23之间设置一空气质量1.5G(AM1.5G)滤镜28，仅使该发光体22发出的第一光束221的特定波长通过，以接近实际太阳光的光谱输出，另外该AM1.5G表示太阳光以45度入射于地表的平均日照强度，故若太阳能电池应用于不同地点时，其太阳光入射角度会略有差异，故需使用其他空气质量的滤镜(代表不同角度入射于地表的平均日照强度)； 
值得一提的是，该发光体22及该分光装置23之间设置一紫外光滤镜29，用以滤除该第一光束的紫外光。 
值得一提的是，该发光体22及该分光装置23之间设置一积分装置30，用以使该第一光束221成为一均匀光束。 
值得一提的是，该发光体22及该分光装置23之间添加设置一光栅门31，用以该发光体22不使用的情况下，可将该发光体22的第一光束221隔离且不需关闭电源，以防止元件温度持续上升。 
值得一提的是，该发光体22的一侧设置一集光器32，用以将该发光体22的第一光束221汇聚。 
请参阅图4A为本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的第四实施运作示意图，由图中可知，该太阳光模拟器主要包括： 
一本体5，为具有一出光口51的封闭空间； 
一发光体52，设置于该本体5内部，用以持续朝出光口51方向发出一第一光束521，而该发光体52为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合； 
一透光检知装置53，设置于该发光体52的第一光束521行进方向路径上， 用以接收该第一光束521，并允许该第一光束521穿透该透光检知装置53，而该透光检知装置53的表面配置一侦测元件，用以监测该发光体52发出的第一光束521强度，并能够将该光讯号转换为一转换讯号输出。 
值得一提的是，该本体5内部设置一第一反射装置54，用以将穿透该透光检知装置53的第一光束521折射一角度朝该出光口51方向射出。 
值得一提的是，该本体5的光出口51位置设置一准直镜55，用以将该第一光束521投射于该待测太阳能电池7。 
值得一提的是，当该发光体52并未设置于该透光检知装置53平行位置上时，于该本体5内部添加一第二反射装置56，用以将该发光体52的第一光束521折射一角度朝该透光检知装置53方向射出(请参考图4B)。 
值得一提的是，该发光体52及该透光检知装置53之间设置一空气质量1.5G(AM1.5G)滤镜57，仅使该发光体发出的第一光束的特定波长通过，以接近实际太阳光的光谱输出；
值得一提的是，该发光体52及该透光检知装置53之间设置一紫外光滤镜58，用以滤除该第一光束521的紫外光。 
值得一提的是，该发光体52及该透光检知装置53之间设置一积分装置59，用以使该第一光束521成为一均匀光束。 
值得一提的是，该发光体52及该透光检知装置53之间添加设置一光栅门60，用以该发光体52不使用的情况下，可将该发光体52之第一光束521隔离且不需关闭电源，以防止元件温度持续上升，同时亦能够延长该发光体52使用寿命，进而降低保养维修的需求，以减少作业成本。 
值得一提的是，该发光体52的一侧设置一集光器61，用以将该发光体52的第一光束521汇聚。 
请参阅图5为一种较佳应用实施方块图，用以说明本发明一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置的实施架构，以及透过模拟如图6标准的电流电压曲线来达到更精确的测值。其中，该太阳光模拟器或太阳能电池检测装置的检知装置82在接收发光体81所发出的光束后，透过光电转换持续输出检知讯号至转换效率分析装置9，该待测太阳能电池10也在接收发光体81所发出的光束后，透过光电转换输出电讯号至转换效率分析装置9，该转换效率分析装置9可依据上述检知讯号及标准电流电压曲线件计算出发光体81光源强度变动比例值，再将该比例值与待测太阳能电池10的电讯号进行运算，将发光体81在发光过程产生的光源强度变化值加以补偿或修正，有效减少模拟器光源强度变动对量测结果的影响，进而达成降低机台成本与提升量测品质的目的。 
本发明所提供的一种具有检知装置的太阳光模拟器及太阳能电池检测装置， 与其他习用技术相互比较时，更具备下列优点： 
1.本发明于太阳光模拟器及太阳能电池检测装置内部，设置一可检测光束强度的检知装置，可缩小出光口的范围，同时可降低太阳光模拟器或是太阳能电池检测装置的制造成本。 
2.本发明可将检测的光束强度讯号传送至一转换效率分析装置，并经由该转换效率分析装置进行比较运算，获取待测太阳能电池的量测精准度。 
3.透过精准度提升，以目前市场透过太阳能电池的转换效率为计价标准，更能反应在分类后贩售的价格上。 
藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。 

Claims (23)

1.一种具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于包含：
一本体，为具有一出光口的封闭空间；
一发光体，设置于该本体内部，用以持续朝出光口方向发出一第一光束；
一分光装置，设置于该发光体的第一光束行进方向路径上，用以将该第一光束分为一第一子光束以及一第二子光束，其中该第一子光束投射朝向该出光口方向；以及
一检知装置，设置于该第二子光束的行进路径上，用以接收该第二子光束，再输出一转换讯号。
2.如权利要求1所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该发光体为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合。
3.如权利要求1所述的具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该分光装置为一平面分光镜。
4.如权利要求1所述的具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该检知装置为一太阳能电池。
5.如权利要求1所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该检知装置为一半导体晶片。
6.如权利要求1所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，更包括有一个转换效率分析装置，用以接收该检知装置输出的转换讯号，并计算比较一电流电压曲线。
7.一种具有检知装置的太阳能电池检测装置，对一待测太阳能电池输出模拟光源，该太阳能电池检测装置包含：
一本体，为具有一出光口的封闭空间；
一发光体，设置于该本体内部，用以持续朝出光口方向发出一第一光束；
一分光装置，设置于该发光体的第一光束行进方向路径上，用以将该第一光束分为一第一子光束以及一第二子光束；
至少一个反射装置，设置于该本体内部，用以将该第一子光束折射一角度朝出光口射出；
一检知装置，设置于该第二子光束的行进路径上，用以接收该第二子光束，再输出一转换讯号；以及
一准直镜，设置于该本体的光出口位置，用以将该第一子光束投射于该待测太阳能电池。
8.如权利要求7所述具有检知装置的太阳能电池检测装置，其特征在于，该发光体及该分光装置之间添加一滤镜，使该发光体发出的第一光束的特定波长通过。
9.如权利要求7所述具有检知装置的太阳能电池检测装置，其特征在于，该发光体及该分光装置之间添加一紫外光滤镜，用以滤除该第一光束的紫外光。
10.如权利要求7所述具有检知装置的太阳能电池检测装置，其特征在于，该发光体及该分光装置之间添加一积分装置，用以使该第一光束成为一均匀光束。
11.如权利要求7所述具有检知装置的太阳能电池检测装置，其特征在于，该发光体及该分光装置之间添加一光栅门，用以该发光体不使用的情况下，将光源隔离且不需关闭电源，以防止元件温度持续上升。
12.如权利要求7所述具有检知装置的太阳能电池检测装置，其特征在于，该发光体为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合。
13.如权利要求7所述具有检知装置的太阳能电池检测装置，其特征在于，该分光装置为一平面分光镜。
14.如权利要求7所述具有检知装置的太阳能电池检测装置，其特征在于，该本体内部更包括另一个反射装置，用以将该发光体的第一光束折射一角度朝分光装置方向射出。
15.如权利要求7所述具有检知装置的太阳能电池检测装置，其特征在于，更包括有一个转换效率分析装置，用以接收该检知装置输出的转换讯号，并计算比较一电流电压曲线。
16.一种具有检知装置的太阳光模拟器，其包含：
一本体，为具有一出光口的封闭空间；
一发光体，设置于该本体内部，用以持续朝出光口方向发出一第一光束；
一透光检知装置，设置于该发光体的第一光束行进方向路径上，用以接收该第一光束，并允许该第一光束穿透该透光检知装置，而该透光检知装置的表面配置一侦测元件，用以监测该发光体发出的第一光束强度。
17.如权利要求16所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该本体的光出口位置设置一准直镜，用以将该第一子光束投射出去。
18.如权利要求16所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该发光体及该透光侦测装置之间添加一滤镜，使该发光体发出的第一光束的特定波长通过。
19.如权利要求16所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该发光体及该透光侦测装置之间添加一光栅门，用以该发光体不使用的情况下，将光源隔离且不需关闭电源，以防止元件温度持续上升。
20.如权利要求16所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该发光体为一组发光二极体、一氙灯、一卤素灯的任一者或其组合。
21.如权利要求16所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该本体内部更包括一个反射装置，用以将穿透该透光检知装置的第一光束折射一角度朝该出光口方向射出。
22.如权利要求16所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，该本体内部更包括一个反射装置，用以将该发光体的第一光束折射一角度朝该透光检知装置方向射出。
23.如权利要求16所述具有检知装置的太阳光模拟器，其特征在于，更包括有一组转换效率分析装置，用以接收该透光检知装置输出的转换讯号，并与一标准电流电压曲线计算出发光体光源强度变动比例值，再将该比例值与待测太阳能电池的电讯号进行运算。
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