CN106911304A - 一种双面太阳能电池双光源测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双面太阳能电池双光源测试设备，包括第一光源、第一探针排、双面太阳能电池、第二光源、第二探针排以及与所述第一探针排和所述第二探针排相连接的控制系统，所述第一探针排位于所述第一光源与所述双面太阳能电池之间，所述第二探针排位于所述第二光源与所述双面太阳能电池之间，所述双面太阳能电池位于所述第一探针排与所述第二探针排之间，所述第一探针排包括若干第一探针，所述第二探针排包括若干第二探针，所述第一探针和第二探针分别均匀的分布于所述双面太阳能电池的两面。本发明提供的双面太阳能电池双光源测试设备，能够测试双面太阳能电池正反面的光电转换效率以及正面和背面的综合光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种双面太阳能电池双光源测试设备。
背景技术
太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏特效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junction)上，形成新的空穴-电子对(V-E pair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs，Cds/Cu2S，Cds/CdTe，Cds/InP，CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。
晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达0.999999、电阻率在10欧·厘米以上的P型单晶硅，业界主流的太阳能电池为单面受光太阳能电池，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。随着技术的发展，双面受光太阳能电池因为光电转换效率高将逐渐从实验室走向工业化大生产，然而目前市场上没有一种设备可以用于测量双面太阳能电池，因此，有必要提出一种双面太阳能电池双光源测试设备，用于弥补目前的市场空缺。
本发明提出一种双面太阳能电池双光源测试设备，能够测试双面太阳能电池正反面的光电转换效率以及正面和背面的综合光电转换效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双面太阳能电池双光源测试设备，能够测试双面太阳能电池正反面的光电转换效率以及正面和背面的综合光电转换效率。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种双面太阳能电池双光源测试设备，包括第一光源、第一探针排、双面太阳能电池、第二光源、第二探针排以及与所述第一探针排和所述第二探针排相连接的控制系统，所述第一探针排位于所述第一光源与所述双面太阳能电池之间，所述第二探针排位于所述第二光源与所述双面太阳能电池之间，所述双面太阳能电池位于所述第一探针排与所述第二探针排之间，所述第一探针排包括若干第一探针，所述第二探针排包括若干第二探针，所述第一探针和第二探针分别均匀的分布于所述双面太阳能电池的两面。
优选地，所述第一光源为氙灯，其数量为1-10个；所述第二光源为氙灯，其数量为1-10个。
优选地，其特征在于所述第一光源的数量为2个或2个以上，所述第一光源均匀的分布于所述双面太阳能电池的一侧；
所述第二光源的数量为2个或2个以上，所述第二光源均匀的分布于所述双面太阳能电池的另一侧。
优选地，所述第一光源与所述双面太阳能电池之间的间距为2-100cm；所述第二光源与所述双面太阳能电池之间的间距为2-100cm。
优选地，所述第一探针呈阵列式分布于所述第一探针排上，其中所述第一探针排包括2-8排第一探针，每排包括5-20个第一探针，所述第一探针呈阵列式均匀分布于所述双面太阳能电池的一面。
优选地，所述第二探针呈阵列式分布于所述第二探针排上，其中所述第二探针排包括2-8排第二探针，每排包括5-20个第二探针，所述第二探针呈阵列式均匀分布于所述双面太阳能电池的另一面。
优选地，所述双面太阳能电池为N型双面太阳能电池。
优选地，所述双面太阳能电池为P型双面太阳能电池，所述P型双面太阳能电池包括背银主栅、铝栅线、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极；所述背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极从下至上依次层叠连接，所述背面氮化硅膜和背面氧化铝膜经过激光开槽后形成30-500个平行设置的激光开槽区，每个激光开槽区内设置至少1组激光开槽单元；每条铝栅线设于每个激光开槽区下方，所述铝栅线通过激光开槽区与P型硅相连；所述铝栅线与背银主栅垂直连接。
优选地，所述第一探针由导电性能好的金属或合金制成；
所述第二探针由导电性能好的金属或合金制成。
优选地，所述第一探针由金、金合金或银制成；
所述第二探针由金、金合金或银制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的双面太阳能电池双光源测试设备，采用了辐射光谱能量分布与日光相接近的氙灯，对所述第一光源及第二光源与所述双面太阳能电池之间的间距，第一光源及第二光源分布于所述双面太阳能电池两面的分布情况，所述第一探针及第二探针的材质及其分布于所述双面太阳能电池两面的分布情况，均进行了合理的优化限定，最大限度的保证了所述双面太阳能电池双光源测试设备测量的准确性和客观性。
附图说明
图1为本发明提供的双面太阳能电池双光源测试设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种双面太阳能电池双光源测试设备，包括第一光源1、第一探针排2、双面太阳能电池3、第二光源4、第二探针排5以及与所述第一探针排2和所述第二探针排5相连接的控制系统6，所述第一探针排2位于所述第一光源1与所述双面太阳能电池3之间，所述第二探针排5位于所述第二光源4与所述双面太阳能电池3之间，所述双面太阳能电池3位于所述第一探针排2与所述第二探针排5之间，所述第一探针排2包括若干第一探针21，所述第二探针排5包括若干第二探针51，所述第一探针21和第二探针51分别均匀的分布于所述双面太阳能电池3的两面。
所述第一光源1为氙灯，所述第一光源1的数量为1-10个，具体根据实际需要进行设置，当所述第一光源1的数量为2个或2个以上时，所述第一光源1均匀的分布于所述双面太阳能电池3的一侧，所述第一光源1与所述双面太阳能电池3之间的间距为2-100cm。
此处需要说明的是，首先，由于氙灯具有辐射光谱能量分布与日光相接近，连续光谱部分的光谱分布几乎与氙灯输入功率变化无关，在寿命期内光谱能量分布也几乎不变，光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小，氙灯一经燃点，几乎是瞬时即可达到稳定的光输出；灯灭后，可瞬时再燃点等优点，充分保证了所述双面太阳能电池3双光源测试设备测试所述双面太阳能电池3的准确性；其次，当所述第一光源1的数量为2个或2个以上时，所述第一光源1均匀的分布于所述双面太阳能电池3的一侧，用于保证所述双面太阳能电池3的一侧表面均匀的受到所述第一光源1的照射，从而进一步保证了所述双面太阳能电池3双光源测试设备测试的准确性；最后，当所述第一光源1与所述双面太阳能电池3之间的间距小于2cm，所述第一光源1与所述双面太阳能电池3之间的距离过小，导致第一光源1不能均匀的照射到所述双面太阳能电池3的表面上，影响所述双面太阳能电池3的光电转换效率，违背了测试设备测试的客观性，当所述第一光源1与所述双面太阳能电池3之间的间距大于100cm，所述第一光源1与所述双面太阳能电池3之间的距离过大，到达所述双面太阳能电池3表面的光强减小，影响所述双面太阳能电池3的光电转换效率，违背了测试设备测试的客观性，因此，将所述第一光源1与所述双面太阳能电池3之间的距离设置为本发明所陈述的范围内，用以保证测量所述双面太阳能电池光电转换效率的客观性和准确性。
所述第一探针排2位于所述双面太阳能电池3与所述第一光源1之间，用于测量所述双面太阳能电池3的一面输出的电流和电压，其包括若干第一探针21，具体的，所述第一探针21呈阵列式分布于所述第一探针排2上，其中所述第一探针排2包括2-8排第一探针21，每排包括5-20个第一探针21，所述第一探针21呈阵列式均匀分布于所述双面太阳能电池3的一面，用于保证所述双面太阳能电池3上不同区域均能被检测到，用以保证所述双面太阳能电池3双光源测试设备测试的客观性和准确性。
更佳地，所述第一探针21由导电性能好的金属或合金制成，具体的，所述第一探针21有金、金合金或银制成，此处，由于导电性能好的探针电阻小，其对所述双面太阳能电池3的电流及电压的输出影响很小，从而保证了测试所述双面太阳能电池的光电转换效率的客观性和准确性。
所述双面太阳能电池3位于所述第一探针排2与所述第二探针排5之间，便于所述双面太阳能电池3被测量。所述双面太阳能电池3可以为P型双面太阳能电池或N型太阳能电池，具体根据实际生产需要选择所述双面太阳能电池的类型；本实施例中，所述双面太阳能电池为P型双面太阳能电池，所述P型双面太阳能电池包括背银主栅、铝栅线、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极；所述背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极从下至上依次层叠连接，所述背面氮化硅膜和背面氧化铝膜经过激光开槽后形成30-500个平行设置的激光开槽区，每个激光开槽区内设置至少1组激光开槽单元；每条铝栅线设于每个激光开槽区下方，所述铝栅线通过激光开槽区与P型硅相连；所述铝栅线与背银主栅垂直连接。
所述第二光源4为氙灯，所述第二光源4的数量为1-10个，具体根据实际需要进行设置，当所述第二光源4的数量为2个或2个以上时，所述第二光源4均匀的分布于所述双面太阳能电池3的另一侧，所述第二光源4与所述双面太阳能电池3之间的间距为2-100cm。
此处需要说明的是，首先，由于氙灯具有辐射光谱能量分布与日光相接近，连续光谱部分的光谱分布几乎与氙灯输入功率变化无关，在寿命期内光谱能量分布也几乎不变，光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小，氙灯一经燃点，几乎是瞬时即可达到稳定的光输出；灯灭后，可瞬时再燃点等优点，充分保证了所述双面太阳能电池双光源测试设备测试所述双面太阳能电池的准确性；其次，当所述第二光源4的数量为2个或2个以上时，所述第二光源4均匀的分布于所述双面太阳能电池的另一侧，用于保证所述双面太阳能电池的另一侧表面均匀的受到所述第二光源的照射，从而进一步保证了所述双面太阳能电池双光源测试设备测试的准确性；最后，当所述第二光源4与所述双面太阳能电池3之间的间距小于2cm，所述第二光源4与所述双面太阳能电池3之间的距离过小，导致第二光源4不能均匀的照射到所述双面太阳能电池3的表面上，影响所述双面太阳能电池3的光电转换效率，违背了测试设备测试的客观性，当所述第二光源4与所述双面太阳能电池3之间的间距大于100cm，所述第二光源4与所述双面太阳能电池3之间的距离过大，到达所述双面太阳能电池3表面的光强减小，影响所述双面太阳能电池3的光电转换效率，违背了测试设备测试的客观性，因此，将所述第二光源4与所述双面太阳能电池3之间的距离设置为本发明所陈述的范围内，用以保证测量所述双面太阳能电池光电转换效率的客观性和准确性。
所述第二探针排5位于所述双面太阳能电池3与所述第二光源4之间，用于测量所述双面太阳能电池3的另一面输出的电流和电压，其包括若干第二探针51，具体的，所述第二探针51呈阵列式分布于所述第二探针排5上，其中所述第二探针排5包括2-8排第二探针51，每排包括5-20个第二探针51，所述第二探针51呈阵列式均匀分布于所述双面太阳能电池3的另一面，用于保证所述双面太阳能电池3上不同区域均能被检测到，用以保证所述双面太阳能电池双光源测试设备测试的客观性和准确性。
更佳地，所述第二探针51由导电性能好的金属或合金制成，具体的，所述第二探针51有金、金合金或银制成，此处，由于导电性能好的探针电阻小，其对所述双面太阳能电池的电流及电压的输出影响很小，从而保证了测试所述双面太阳能电池的光电转换效率的客观性和准确性。
所述控制系统6与所述第一探针排2和所述第二探针排5相连接，所述第一探针排2测量的双面太阳能电池3的电流和电压并输入至所述控制系统，所述控制系统6根据接收到的电流及电压计算出所述双面太阳能电池3一面的光电转换效率；所述第二探针排5测量的双面太阳能电池3另一面的电流和电压并输入至所述控制系统6，所述控制系统6根据接收到的电流及电压计算出所述双面太阳能电池3另一面的光电转换效率；还可以根据所述第一探针排2和第二探针排5输入的双面太阳能电池两面的电流和电压，计算出所述双面太阳能电池两面的光电转换效率。
此处需要说明的是，光电转换效率的计算公式为：
其中，I表示太阳能电池的输出电流，V表示太阳能电池的输出电压，日照强度即为本发明的第一光源和/或第二光源的光强，收光面积即为所述双面太阳能电池的收光面积。
上式(1)中的所述双面太阳能电池的收光面积为固定值，采用了辐射光谱能量分布与日光相接近的氙灯，最大限度的减小了光源与日光之间的差距，故测量所述双面太阳能电池的电流和电压是决定测量所述光电转换效率准确与否的必要因素，本发明对所述第一光源及第二光源与所述双面太阳能电池之间的间距，第一光源及第二光源分布于所述双面太阳能电池两面的分布情况，所述第一探针及第二探针的材质及其分布于所述双面太阳能电池两面的分布情况，均进行了合理的优化限定，最大限度的保证了所述双面太阳能电池双光源测试设备测量的准确性和客观性。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的双面太阳能电池双光源测试设备，采用了辐射光谱能量分布与日光相接近的氙灯，对所述第一光源及第二光源与所述双面太阳能电池之间的间距，第一光源及第二光源分布于所述双面太阳能电池两面的分布情况，所述第一探针及第二探针的材质及其分布于所述双面太阳能电池两面的分布情况，均进行了合理的优化限定，最大限度的保证了所述双面太阳能电池双光源测试设备测量的准确性和客观性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，包括第一光源、第一探针排、双面太阳能电池、第二光源、第二探针排以及与所述第一探针排和所述第二探针排相连接的控制系统，所述第一探针排位于所述第一光源与所述双面太阳能电池之间，所述第二探针排位于所述第二光源与所述双面太阳能电池之间，所述双面太阳能电池位于所述第一探针排与所述第二探针排之间，所述第一探针排包括若干第一探针，所述第二探针排包括若干第二探针，所述第一探针和第二探针分别均匀的分布于所述双面太阳能电池的两面。
2.如权利要求1所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述第一光源为氙灯，其数量为1-10个；
所述第二光源为氙灯，其数量为1-10个。
3.如权利要求2所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述第一光源的数量为2个或2个以上，所述第一光源均匀的分布于所述双面太阳能电池的一侧；
所述第二光源的数量为2个或2个以上，所述第二光源均匀的分布于所述双面太阳能电池的另一侧。
4.如权利要求1所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述第一光源与所述双面太阳能电池之间的间距为2-100cm；
所述第二光源与所述双面太阳能电池之间的间距为2-100cm。
5.如权利要求1所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述第一探针呈阵列式分布于所述第一探针排上，其中所述第一探针排包括2-8排第一探针，每排包括5-20个第一探针，所述第一探针呈阵列式均匀分布于所述双面太阳能电池的一面。
6.如权利要求1所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述第二探针呈阵列式分布于所述第二探针排上，其中所述第二探针排包括2-8排第二探针，每排包括5-20个第二探针，所述第二探针呈阵列式均匀分布于所述双面太阳能电池的另一面。
7.如权利要求1所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述双面太阳能电池为N型双面太阳能电池。
8.如权利要求1所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述双面太阳能电池为P型双面太阳能电池，所述P型双面太阳能电池包括背银主栅、铝栅线、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极；所述背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极从下至上依次层叠连接，所述背面氮化硅膜和背面氧化铝膜经过激光开槽后形成30-500个平行设置的激光开槽区，每个激光开槽区内设置至少1组激光开槽单元；每条铝栅线设于每个激光开槽区下方，所述铝栅线通过激光开槽区与P型硅相连；所述铝栅线与背银主栅垂直连接。
9.如权利要求1所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述第一探针由导电性能好的金属或合金制成；
所述第二探针由导电性能好的金属或合金制成。
10.如权利要求1所述的双面太阳能电池双光源测试设备，其特征在于，所述第一探针由金、金合金或银制成；
所述第二探针由金、金合金或银制成。
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-
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