CN103197275B - 光源照射方向的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光源照射方向的校准方法，包括步骤S1：将目标照射区域分为至少两个待测试区域；步骤S2：打开光源并测量每个待测试区域的光照强度值；步骤S3：根据光照强度值，确定光源的调节角度；步骤S4：根据调节角度对光源的照射方向进行调节。由于工作人员不再仅凭经验对光源的照射方向进行校准，因而提高了光源照射方向的校准精度，从而降低了目标照射区域内的光照强度值的差异程度，进而提高了测试得到的太阳能电池组件的输出功率的准确性。同时，由于提高了太阳能电池组件的输出功率的标定准确性，因而避免了企业的经济损失、提高了经济效益。

Description

光源照射方向的校准方法

技术领域

本发明涉及太阳能机械领域，更具体地，涉及一种光源照射方向的校准方法。

背景技术

随着能源危机的日益凸显，太阳能发电已成为开发利用新能源的主要手段之一。由于太阳能具有无污染、无地域性限制、取之不竭的特点，因而太阳能发电被广泛应用到人类生产生活的各个方面。

通过晶体硅太阳能电池进行光伏发电是当今利用太阳能的一种主要方式。晶体硅片制备为太阳能电池片（也就是晶体硅太阳能电池）后，将多个太阳能电池片进行串、并联，然后采用玻璃基板、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）以及金属边框等材料对串联好的电池串进行封装保护，以形成具有较大输出功率的太阳能电池组件。

完成上述生产工艺后，还需要对太阳能电池组件进行电性能参数的测试，以标定太阳能电池组件的输出功率，测试太阳能电池组件的输出特性，确定太阳能电池组件的质量等级。太阳能电池组件的标准测试条件为测试光强1000W/㎡、测试温度25摄氏度、大气质量AM1.5。

测试太阳能电池组件的电性能参数时，需要用太阳光照射太阳能电池组件。由于太阳光受自然环境、地理照射角度等因素影响，太阳光的照射强度会出现不稳定性和不一致性等问题，这样会导致测试得到的太阳能电池组件的输出功率存在误差，因而测试太阳能电池组件的输出功率时需要采用模拟太阳光代替自然太阳光进行测试。太阳光模拟仪是一种可以产生模拟太阳光并且测试太阳能电池组件电性能参数的设备。

太阳能电池组件中的每个太阳能电池片均可看成一个独立的发电单元，太阳能电池组件的整体输出功率是多个太阳能电池片的输出功率的叠加。如果每个太阳能电池片接受的光照强度值不同，就会造成多个太阳能电池片的输出功率不同，进而导致太阳能电池组件的输出功率失真。因而使用太阳光模拟仪对太阳能电池组件进行测试前，需要对太阳光模拟仪的光源照射方向进行校准，从而保证目标照射区域内的各个位置处的光照强度值一致、或者保证目标照射区域内的辐照不均匀度满足偏差允许范围。

现有技术中对光源照射方向进行校准时，工作人员仅凭经验进行校准，这种校准方法的校准精度低，导致校准后的目标照射区域内的光照强度值差异较大，从而引发测试得到的太阳能电池组件的输出功率失真，进而导致太阳能电池组件的标定不准确。

发明内容

本发明旨在提供一种光源照射方向的校准方法，以解决现有技术中由于光源照射方向校准精确度低而导致测试得到的太阳能电池组件的输出功率失真的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光源照射方向的校准方法，包括：

步骤S1：将目标照射区域分为至少两个待测试区域；

步骤S2：打开光源并测量每个待测试区域的光照强度值；

步骤S3：根据光照强度值，确定光源的调节角度；

步骤S4：根据调节角度对光源的照射方向进行调节。

进一步地，步骤S2中测量光照强度值的方法采用：

A：使用辐照计测量每个待测试区域的光照强度值；或

B：将一个太阳能电池片依次放置在每个待测试区域，以通过测量太阳能电池片在每个待测试区域的电性能参数，计算得出每个待测试区域的光照强度值。

进一步地，电性能参数是短路电流值，并根据下述公式（1）计算光照强度值：

C=I×K公式（1）

其中，C是光照强度值；I是短路电流值；K是比例系数。

进一步地，步骤S3还包括：

步骤S31：根据至少两个光照强度值计算得出目标照射区域的辐照不均匀度；

步骤S32：仅当辐照不均匀度超出偏差允许范围时，执行步骤S4。

进一步地，根据下述公式（2）计算辐照不均匀度：

$\mathrm{\δ}=\frac{A-B}{A+B}\×100\%$ 公式（2）

其中，δ是辐照不均匀度；A是至少两个光照强度值中的最大值；B是至少两个光照强度值中的最小值。

进一步地，校准方法还包括在步骤S4之后的步骤S5：

重复步骤S2至步骤S4，直至辐照不均匀度满足偏差允许范围为止。

进一步地，调节角度为1度的整数倍。

进一步地，在步骤S4中，通过转动光源对光源的照射方向进行调节，光源的转动方向按下述方法确定：光源沿由待测试区域中光照强度值小的区域到待测试区域中光照强度值大的区域的方向转动。

根据本发明中的校准方法，首先将目标照射区域分为至少两个待测试区域，然后打开光源并测量每个待测试区域的光照强度值，而后根据光照强度值，确定光源的调节角度，并根据调节角度对光源的照射方向进行调节。由于工作人员不再仅凭经验对光源的照射方向进行校准，因而提高了光源照射方向的校准精度，从而降低了目标照射区域内的光照强度值的差异程度，进而提高了测试得到的太阳能电池组件的输出功率的准确性。同时，由于提高了太阳能电池组件的输出功率的标定准确性，因而避免了企业的经济损失、提高了经济效益。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的一个优选实施例中的校准方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种光源照射方向的校准方法。校准方法包括：

步骤S1：将目标照射区域分为至少两个待测试区域；

步骤S2：打开光源并测量每个待测试区域的光照强度值；

步骤S3：根据光照强度值，确定光源的调节角度；

步骤S4：根据调节角度对光源的照射方向进行调节。

优选地，每个待测试区域的面积均相等。

使用本发明中的校准方法时，首先应将太阳光模拟仪的光源放置在暗箱内，这样可以避免外界自然光影响测试结果。例如：暗箱可以是一个5米长、3米宽、2米高的暗室，光源放置在暗箱内的一侧，与上述一侧相对的一侧设置有目标照射区域，该目标照射区域可以与一个开设在暗箱侧壁上的开口重合，这样方便工作人员将被测试的太阳能电池组件放置到暗箱内、或从暗箱内取出。由于工作人员不再是仅凭经验对光源的照射方向进行校准，因而提高了光源照射方向的校准精度，从而降低了目标照射区域内的光照强度值的差异程度，进而提高了测试得到的太阳能电池组件的输出功率的准确性。同时，由于提高了太阳能电池组件的输出功率的标定准确性，因而避免了企业的经济损失、提高了经济效益。

优选地，调节角度为1度的整数倍。

优选地，在步骤S4中，通过转动光源对光源的照射方向进行调节，光源的转动方向按下述方法确定：光源沿由待测试区域中光照强度值小的区域到待测试区域中光照强度值大的区域的方向转动。也就是，根据至少两个光照强度值，将光源照射区域分为强光区域和弱光区域，强光区域为至少两个光照强度值中的最大值所在的区域，弱光区域为至少两个光照强度值中的最小值所在的区域，光源沿弱光区域指向强光区域的方向转动。

在一个具体的实施例中，可以将目标照射区域分为9（3*3）个待测试区域。打开光源后分别测量上述9个待测试区域的光照强度值，经测试得到9个光照强度值分别为995W/㎡、995W/㎡、995W/㎡、999W/㎡、999W/㎡、999W/㎡、1004W/㎡、1004W/㎡、1004W/㎡，从而确定光照强度值中的最大值1004W/㎡所在的区域、及光照强度值中的最小值995W/㎡所在的区域，进而确定光源的转动方向是由995W/㎡所在的区域指向1004W/㎡所在的区域的方向，而后将调节角度设定为1度的整数倍，比如4度，转动光源对光源的照射方向进行调节。

在另一个具体的实施例中，无需对9（3*3）个待测试区域一一进行测试。工作人员可以选取其中的两个有代表性的待测试区域测量光照强度值。例如，可以选择目标照射区域内靠近左边缘的一个待测试区域、以及靠近右边缘处的一个待测试区域，然后对这两个待测试区域的光照强度值进行测量，而后确定光源的转动方向和角度（也就是调节角度）。经测量，这两个待测试区域中靠近左边缘的待测试区域的光照强度值是995W/㎡，靠近右边缘的待测试区域的光照强度值是1004W/㎡，从而确定光源的转动方向是由995W/㎡所在的区域指向1004W/㎡所在的区域的方向，而后将调节角度设定为1度的整数倍，比如4度，转动光源对光源的照射方向进行调节。

在另一个具体的实施例中，工作人员可以仅测量一个待测试区域的光照强度值，该待测试区域最好是目标照射区域内靠近边缘的待测试区域。由于太阳光模拟仪的光源的光照强度值已知，因而如果测量得到的光照强度值大于已知光源的光照强度值时，工作人员可以确定该待测试区域处于强光区域内，而如果测量得到的光照强度值小于已知光源的光照强度值时，工作人员也可以确定该待测试区域处于弱光区域内，进而确定光源的转动方向和角度。工作人员选取目标照射区域内靠近左边缘的一个待测试区域进行测试，经测试该待测试区域内的光照强度值是995W/㎡，而已知标准的光照强度值为1000W/㎡，从而确定该待测试区域位于弱光区域，进而确定光源的转动方向是由995W/㎡所在的区域（位于目标测试区域的左边缘）指向目标测试区域的右边缘的方向，而后将调节角度设定为1度的整数倍，比如4度，转动光源对光源的照射方向进行调节。

优选地，步骤S2中测量光照强度值的方法采用：A：使用辐照计测量每个待测试区域的光照强度值；或B：将一个太阳能电池片依次放置在每个待测试区域，以通过测量太阳能电池片在每个待测试区域的电性能参数，计算得出每个待测试区域的光照强度值。由于辐照计可以直接测量光照强度值，因而工作人员使用辐照计进行测试工作时，不仅降低了工作难度而且提高了工作效率。采用太阳能电池片测量待测试区域的光照强度时，需要先经过测试得到太阳能电池片的电性能参数后，再计算得出光照强度值。由于工作人员可以采用同一片太阳能电池片（也就是作为样本的太阳能电池片，该电池片具有电性能参数稳定的特点）进行测试，因而经过测试、计算后得到的光照强度值可靠性高，从而为校准光源的照射方向提供了准确的参考依据。

优选地，电性能参数是短路电流值，并根据下述公式（1）计算光照强度值：

C=I×K公式（1）

其中，C是光照强度值；I是短路电流值；K是比例系数。

由于太阳能电池片的短路电流值与光照强度值呈线性关系，因而经过测量后得到的短路电流值乘以比例系数就可以得知光照强度值的大小。该比例系数与太阳光模拟仪的设备参数相关，不同型号的太阳光模拟仪的比例系数不同。工作人员可以通过测试或者参考太阳光模拟仪的使用手册等获得比例系数的取值。

在一个优选的实施例中，比例系数K为200，采用太阳能电池片测量待测试区域的光照强度值。工作人员将目标照射区域分为9（3*3）个待测试区域。打开光源后将同一个太阳能电池片依次放置在每个待测试区域，经测量得到9个短路电流值，9个短路电流值分别是4.5A、4.5A、4.5A、4.9A、4.9A、4.9A、5.2A、5.2A、5.2A，而后根据公式（1）计算光照强度值分别是900W/㎡、900W/㎡、900W/㎡、980W/㎡、980W/㎡、980W/㎡、1040W/㎡、1040W/㎡、1040W/㎡，从而确定光照强度值中的最大值1040W/㎡所在的区域、及光照强度值中的最小值900W/㎡所在的区域，进而确定光源的转动方向是由900W/㎡所在的区域指向1040W/㎡所在的区域的方向，而后将调节角度设定为1度的整数倍，比如4度，转动光源对光源的照射方向进行调节。

优选地，为了提高校准的准确性，还可以在对光源进行第一遍调节后，再次测量待测试区域的光照强度值，直至每个待测试区域内的光照强度值一致时停止调节。

优选地，步骤S3还包括：

步骤S31：根据至少两个光照强度值计算得出目标照射区域的辐照不均匀度；

步骤S32：仅当辐照不均匀度超出偏差允许范围时，执行步骤S4。

为了降低校准难度，还可以通过判断辐照不均匀度是否满足偏差允许范围的方法，确定是否还需要对光源照射方向进行调节。由于对光源照射方向进行校准时很难做到保证每个待测试区域内的光照强度值完全一致，因而当目标照射区域的辐照不均匀度满足偏差允许范围时，无需再对光源照射方向进行调节，这样不仅降低了工作人员的劳动强度、而且提高了工作效率。

优选地，根据下述公式（2）计算辐照不均匀度：

$\mathrm{\δ}=\frac{A-B}{A+B}\×100\%$ 公式（2）

其中，δ是辐照不均匀度；A是至少两个光照强度值中的最大值；B是至少两个光照强度值中的最小值。

计算辐照不均匀度δ时，仅需要在测试得到的光照强度值中选取一个最大值和一个最小值进行计算即可，因而提高了校准的工作效率。

优选地，如图1所示，校准方法还包括在步骤S4之后的步骤S5：重复步骤S2至步骤S4，直至辐照不均匀度满足偏差允许范围为止。由于设置有步骤S5，因而当辐照不均匀度超出偏差允许范围时，工作人员需要重复步骤S2至步骤S4，这样进一步提高了光源照射方向的校准精度，保证了测试得到的太阳能电池组件的输出功率的准确性。

在一个优选的实施例中，辐照不均匀度δ的偏差允许范围小于百分之二。工作人员将目标照射区域分为9（3*3）个待测试区域。打开光源后，将同一个太阳能电池片依次放置在每个待测试区域，经测量得到9个短路电流值，9个短路电流值分别是4.5A、4.5A、4.5A、4.9A、4.9A、4.9A、5.2A、5.2A、5.2A，而后根据公式（1）计算光照强度值分别是900W/㎡、900W/㎡、900W/㎡、980W/㎡、980W/㎡、980W/㎡、1040W/㎡、1040W/㎡、1040W/㎡，然后根据公式（2）计算目标测试区域内的辐照不均匀度δ为7.22%，由于7.22%超出偏差允许范围2%，因而需要对光源的照射方向进行调节，光源的转动方向是由900W/㎡所在的区域指向1040W/㎡所在的区域的方向，调节角度设定为1度的整数倍，比如4度，转动光源对光源的照射方向进行调节。调节后，再次对上述待测试区域进行测量，经测量得到9个短路电流值分别是4.9A、4.9A、4.9A、4.98A、4.98A、4.98A、5.1A、5.1A、5.1A，而后根据公式（1）计算光照强度值分别是980W/㎡、980W/㎡、980W/㎡、998W/㎡、998W/㎡、998W/㎡、1020W/㎡、1020W/㎡、1020W/㎡，然后根据公式（2）计算目标测试区域内的辐照不均匀度δ为2%，由于2%没有超出偏差允许范围2%，因而无需再对光源照射方向进行调节。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光源照射方向的校准方法，其特征在于，包括：

步骤S1：将目标照射区域分为至少两个待测试区域；

步骤S2：打开光源并测量每个所述待测试区域的光照强度值；

步骤S3：根据所述光照强度值，确定所述光源的调节角度；

步骤S4：根据所述调节角度对所述光源的照射方向进行调节。

2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述步骤S2中测量所述光照强度值的方法采用：

A：使用辐照计测量每个所述待测试区域的所述光照强度值；或

B：将一个太阳能电池片依次放置在每个所述待测试区域，以通过测量所述太阳能电池片在每个所述待测试区域的电性能参数，计算得出每个所述待测试区域的光照强度值。

3.根据权利要求2所述的校准方法，其特征在于，所述电性能参数是短路电流值，并根据下述公式（1）计算所述光照强度值：

C=I×K公式（1）

其中，C是所述光照强度值；I是所述短路电流值；K是比例系数。

4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

步骤S31：根据至少两个所述光照强度值计算得出所述目标照射区域的辐照不均匀度；

步骤S32：仅当所述辐照不均匀度超出偏差允许范围时，执行所述步骤S4。

5.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，根据下述公式（2）计算所述辐照不均匀度：

$\mathrm{\δ}=\frac{A-B}{A+B}\×100\%$ 公式（2）

其中，δ是所述辐照不均匀度；A是至少两个所述光照强度值中的最大值；B是至少两个所述光照强度值中的最小值。

6.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括在所述步骤S4之后的步骤S5：

重复所述步骤S2至步骤S4，直至所述辐照不均匀度满足所述偏差允许范围为止。

7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，所述调节角度为1度的整数倍。

8.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，在所述步骤S4中，通过转动所述光源对所述光源的照射方向进行调节，所述光源的转动方向按下述方法确定：所述光源沿由所述待测试区域中所述光照强度值小的区域到所述待测试区域中所述光照强度值大的区域的方向转动。