CN109787554A - 一种热光伏发电系统关键部件的测试装置 - Google Patents

一种热光伏发电系统关键部件的测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种热光伏发电系统关键部件的测试装置,热光伏发电系统关键部件包括:辐射体、滤光片和热光伏电池,该测试装置包括:电加热系统、红外光谱仪和电池测试系统;电加热系统用于对辐射体进行加热,输出用于测试辐射体的第一辐射信号、用于测试滤光片的第二辐射信号以及用于测试热光伏电池的第三辐射信号;红外光谱仪用于接收第一辐射信号和第二辐射信号,以及生成辐射体的辐射谱和滤光片的透射谱;电池测试系统用于接收第三辐射信号,以及测试热光伏电池的电气参数。通过实施本发明,实现了对热光伏发电系统关键部件的测试,并且由于采用实际热光伏系统对热光伏发电系统中的关键部件进行测试,提高了测试的准确性。

Description

一种热光伏发电系统关键部件的测试装置
技术领域
本发明涉及热光伏发电技术领域,具体涉及一种热光伏发电系统关键部件的测试装置。
背景技术
热光伏技术是基于光生伏特效应直接将高温物体辐射热转换为电的新型能量转换技术。热光伏系统主要由四部分组成:热源,高温辐射体,滤光片,低禁带能热光伏电池。由于热光伏电池与高温辐射体距离大约在几个厘米量级,热光伏电池接受的辐射功率比照射到光伏电池的太阳光功率大得多,所以热光伏发电技术的一个明显优点和特点是能量输出密度高,并且由于无运动部件,构造和维护简单。另外,热光伏技术的热源有多种形式,可以是来自燃烧的化石能、聚光的太阳能、放射性同位素以及高温余热等,不管采用何种热源,高温热辐射体、滤光片和热光伏电池都是热光伏技术的几个关键部件,辐射体的辐射谱、滤光片的透射谱和电池电学性能是设计、优化热光伏系统的关键参数指标。因此,需要对辐射体的辐射谱、滤光片的透射谱和电池电学性能进行测试和评估。
基于不同的材料和结构,应用于热光伏的辐射体包括碳化硅泡沫、稀土、难熔的金属钨或钽,或高温光子晶体。目前,对辐射体性能评估的一种做法是,将辐射体置于实际热光伏系统,根据热光伏电池的输出定性评估辐射体的性能,这种方法不能定量获得辐射体的辐射谱;另一种评估辐射体性能的方法是由红外光谱仪的自带光源照射辐射体,通过测试来自辐射体的反射光间接获得辐射体的辐射谱,然而热光伏系统中辐射体的温度通常约为900到1400摄氏度,此处方法中红外光谱仪测试的辐射体为常温,并且辐射体的辐射谱除了与辐射体材料有关,还与辐射体温度和表面结构有关,这种间接方法难以准确体现温度和表面结构对辐射谱的影响,因此这种间接的测量辐射体辐射谱的定量方法有一定的误差,这导致应用于热光伏系统的辐射体通常没有预先经过很好评估和筛选,带来盲目性,使得研发效率低下、成本增加。
滤光片用来改变照射到热光伏电池上的辐射谱,常放置于辐射体和电池之间,滤光片一方面将低于截止频率的长波长光子反射回辐射体,一方面使短波长光子透过,进而入射到电池表面。目前对滤光片的评估基于方向性强的光学测试或仿真手段,实际热光伏系统的热辐射的方向性与此不同,所以这些测试和评估方法会带来误差。
作为另一关键部件的热光伏电池,通常借助太阳能模拟器来测试开路电压、短路电流、填充因子、效率等电学参数,测试值与实际热光系统存在偏差。另外,目前测试辐射体,低禁带能热光伏电池的性能往往借助于不同的仪器和平台,这些平台与实际的热光伏系统环境存在差异。
因此,如何提高热光伏发电系统关键部件的测试准确性,成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提出了一种热光伏发电系统的测试装置,用以解决现有技术中对热光伏发电系统的辐射体、滤光片及低禁带能热光伏电池等关键部件性能参数测试不准确的问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
根据第一方面,本发明实施例提供了一种热光伏发电系统关键部件的测试装置,所述热光伏发电系统关键部件包括:辐射体、滤光片和热光伏电池,所述测试装置包括:电加热系统、红外光谱仪和电池测试系统;所述电加热系统用于对所述辐射体进行加热,输出用于测试所述辐射体的第一辐射信号、用于测试所述滤光片的第二辐射信号以及用于测试所述热光伏电池的第三辐射信号;所述红外光谱仪用于接收所述第一辐射信号和所述第二辐射信号,以及生成所述辐射体的辐射谱和所述滤光片的透射谱;所述电池测试系统用于接收所述第三辐射信号,以及测试所述热光伏电池的电气参数。
结合第一方面,在第一方面第一实施方式中,所述测试装置还包括:黑体辐射源;所述黑体辐射源将用于测试所述辐射体的黑体辐射信号输出至所述红外光谱仪;所述红外光谱仪根据所述第一辐射信号和所述黑体辐射信号生成所述辐射体的辐射谱。
结合第一方面第一实施方式,在第一方面第二实施方式中,所述测试装置还包括:光路系统;所述第一辐射信号、所述第二辐射信号以及所述黑体辐射信号均通过所述光路系统传输至所述红外光谱仪。
结合第一方面第二实施方式,在第一方面第三实施方式中,所述光路系统包括:旋转台以及与所述旋转台连接的反射镜;所述旋转台用于旋转所述反射镜的方位,所述反射镜的方位对准所述第一辐射信号、第二辐射信号或黑体辐射信号。
结合第一方面或第一方面第一实施方式至第一方面第三实施方式中任一实施方式,在第一方面第四实施方式中,所述测试装置还包括:热辐射计;所述热辐射计用于测量照射于所述滤光片的第二辐射信号的第一辐射功率、透射出所述滤光片的透射信号的第二辐射功率以及照射于所述热光伏电池的第三辐射信号的第三辐射功率,所述第一辐射功率和所述第二辐射功率用于计算所述滤光片的光谱效率,所述第三辐射功率用于计算所述热光伏电池的效率。
结合第一方面,在第一方面第五实施方式中,所述电池测试系统包括:电池装载系统和电气测试系统;所述电池装载系统用于装载所述热光伏电池,以及在对所述热光伏电池进行测试时,将所述热光伏电池移入所述第三辐射信号的光路;所述电气测试系统用于测量所述热光伏电池的开路电压、短路电流和最大输出功率,所述开路电压、短路电流和最大输出功率用于计算所述热光伏电池的填充因子。
结合第一方面第五实施方式,在第一方面第六实施方式中,所述电池装载系统包括:二维工件台和样品台;所述二维工件台用于将所述热光伏电池移入所述第三辐射信号的光路;所述样品台用于装载所述热光伏电池。
结合第一方面第六实施方式,在第一方面第七实施方式中,所述测试装置还包括:温度控制系统,用于控制所述热光伏电池的温度。
结合第一方面第七实施方式,在第一方面第八实施方式中,所述温度控制系统包括:水冷机和热板;所述水冷机通过冷却所述样品台对所述热光伏电池进行冷却;所述热板通过调节所述样品台的温度调节所述热光伏电池的温度。
结合第一方面或第一方面第一实施方式至第一方面第八实施方式中任一实施方式,在第一方面第九实施方式中,所述电加热系统包括:钨丝和氮化硅模块,通过所述钨丝和所述氮化硅模块对所述辐射体进行加热。
本发明技术方案,与现有技术相比,至少具有如下优点:
本发明实施例提供了一种热光伏发电系统关键部件的测试装置,该测试装置通过电加热系统对辐射体进行加热,以及输出用于测试辐射体的第一辐射信号、用于测试滤光片的第二辐射信号和用于测试热光伏电池的第三辐射信号,通过红外光谱仪接收第一辐射信号和第二辐射信号,以及生成辐射体的辐射谱和滤光片的透射谱,通过电池测试系统接收第三辐射信号,以及测试热光伏电池的电气参数,实现了对热光伏发电系统关键部件的测试,并且由于采用实际热光伏系统对热光伏发电系统中的关键部件进行测试,提高了测试的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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他的附图。
图1为本发明实施例中热光伏发电系统关键部件的测试装置的一个具体示例的示意图;
图2为本发明实施例中热光伏发电系统关键部件的测试装置的另一个具体示例的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供了一种热光伏发电系统关键部件的测试装置,热光伏发电系统关键部件包括:辐射体、滤光片和热光伏电池,如图1所示,该测试装置包括:电加热系统100、红外光谱仪22和电池测试系统;电加热系统100用于对辐射体进行加热,输出用于测试辐射体的第一辐射信号、用于测试滤光片的第二辐射信号以及用于测试热光伏电池的第三辐射信号;红外光谱仪22用于接收第一辐射信号和第二辐射信号,以及生成辐射体的辐射谱和滤光片的透射谱;电池测试系统用于接收第三辐射信号,以及测试热光伏电池的电气参数,热光伏电池的电气参数包括:开路电压、短路电流、填充因子和效率。
本发明实施例提供的热光伏发电系统关键部件的测试装置,通过电加热系统对辐射体进行加热,以及输出用于测试辐射体的第一辐射信号、用于测试滤光片的第二辐射信号和用于测试热光伏电池的第三辐射信号,通过红外光谱仪接收第一辐射信号和第二辐射信号,以及生成辐射体的辐射谱和滤光片的透射谱,通过电池测试系统接收第三辐射信号,以及测试热光伏电池的电气参数,实现了对热光伏发电系统关键部件的测试,并且由于采用实际热光伏系统对热光伏发电系统中的关键部件进行测试,提高了测试的准确性。
如图1和图2所示,本发明实施例提供的热光伏发电系统关键部件的测试装置还包括:黑体辐射源24,该黑体辐射源24将用于测试辐射体的黑体辐射信号输出至红外光谱仪22,红外光谱仪22根据第一辐射信号和黑体辐射信号生成辐射体的辐射谱。具体地,可以是采用傅里叶红外光谱仪测量待测辐射体的辐射信号(第一辐射信号)和黑体辐射源的辐射信号(黑体辐射信号),根据两个测量信号的比值得到待测辐射体的辐射谱,该辐射谱即反映待测辐射体的辐射性能。
需要说明的是,评估辐射体的辐射性能主要就是测量辐射体在某一温度下的辐射谱,因此在上述对待测辐射体的测试过程中,需控制待测辐射体与黑体辐射源保持相同的温度,在该情况下,通过待测辐射体的辐射信号与黑体辐射源的辐射信号的比值得到的待测辐射体的辐射谱才能够反映待测辐射体的辐射性能。
如图1和图2所示,本发明实施例提供的热光伏发电系统关键部件的测试装置还包括:光路系统200,上述第一辐射信号、第二辐射信号以及黑体辐射信号均通过光路系统200传输至红外光谱仪22。该光路系统200包括:旋转台21以及与旋转台21连接的反射镜20,该反射镜20可以是抛物面反射镜,旋转台21用于旋转反射镜20的方位,以使反射镜20的方位对准第一辐射信号、第二辐射信号或黑体辐射信号。具体地,在测试过程中,首先通过旋转台21调整反射镜20的方位,使该反射镜对准待测辐射体的辐射信号,即上述的第一辐射信号,将该辐射信号反射至红外光谱仪22,然后通过旋转台21调整反射镜20的方位,使该反射镜20对准黑体辐射源的辐射信号,即上述的黑体辐射信号,将该黑体辐射信号反射至红外光谱仪22。
如图1和图2所示,本发明实施例提供的热光伏发电系统关键部件的测试装置还包括:热辐射计12,该热辐射计12用于测量照射于滤光片11的第二辐射信号的第一辐射功率、透射出滤光片11的透射信号的第二辐射功率以及照射于热光伏电池13的第三辐射信号的第三辐射功率。具体地,在对滤光片11进行测试时,将滤光片11放置于电加热系统100和红外光谱仪22之间,来自高温辐射体的辐射的长波长光子被滤光片反射回辐射体,短波长光子透过滤光片进入红外光谱仪22,通过红外光谱仪22可得到滤光片11的透射谱;通过辐射计12测量滤光片前和滤光片后的辐射信号的辐射功率,即上述的第一辐射功率和第二辐射功率,根据第二辐射功率与第一辐射功率的比值得到滤光片的光谱效率。
如图1和图2所示,上述电池测试系统包括:电池装载系统300和电气测试系统500。电池装载系统300包括:二维工件台17和样品台14,二维工件台17用于在对热光伏电池13进行测试时,将热光伏电池13移入上述第三辐射信号的光路,样品台14用于装载热光伏电池13。电气测试系统500包括:万用表16和电子负载15,用于测量热光伏电池13的开路电压、短路电流和最大输出功率,开路电压、短路电流和最大输出功率用于计算热光伏电池的填充因子。具体地,在对热光伏电池的测试过程中,当从电加热系统100输出的辐射信号(第三辐射信号)照射于热光伏电池13的表面时,辐射能转换为电能,此时不接电子负载15,采用万用表16直接测量热光伏电池13的开路电压和短路电流;将电子负载15接入热光伏电池13和万用表16之间,电子负载15也可以用滑动变阻器代替,通过改变电子负载的值,并用万用表测量在不同的电子负载值的情况下电子负载15两端电压和流经电子负载15的电流,当电子负载15两端电压和流经电子负载15的电流的乘积最大时,可获得热光伏电池13的最大输出功率,通过上述的开路电压、短路电流以及最大输出功率,即可得到热光伏电池13的填充因子。此外,热光伏电池的效率为热光伏电池产生的电与照射到热光伏电池上的辐射能之比,通过测出的热光伏电池的最大输出功率与通过热辐射计测出的照射到热光伏电池表面的辐射功率(第三辐射功率),可计算得到热光伏电池的效率。具体地,当热光伏电池的照射面积与热辐射计接收辐射的面积相同时,热光伏电池的最大输出功率与照射到热辐射计表面的辐射功率之比即为热光伏电池的效率;当热光伏电池的照射面积与热辐射计接收辐射的面积不同时,根据热光伏电池的最大输出功率与热光伏电池的照射面积的第一比值,以及照射到热辐射计表面的辐射功率与热辐射计接收辐射的面积的第二比值,第一比值与第二比值之比即为热光伏电池的效率,其中第二比值表示热光伏电池表面的热流密度。
如图1和图2所示,本发明实施例提供的热光伏发电系统关键部件的测试装置还包括:温度控制系统400,用于控制热光伏电池的温度。该温度控制系统400包括:水冷机18和热板19,水冷机18通过冷却样品台14对热光伏电池13进行冷却,热板19通过调节样品台14的温度调节热光伏电池13的温度。具体地,通过水冷机18冷却热光伏电池13,实现热光伏电池13在常温条件下(30摄氏度左右)运行;当样品台14置于热板19上时,通过调节热板19的温度控制热光伏电池13的温度,由上述电气测试系统500测得热光伏电池13在不同温度时的开路电压、短路电流、功率、填充因子、效率等电气参数,从而获得热光伏电池13的温度性能,即热光伏电池13的电气输出与电池温度的关系。
本发明实施例提供的热光伏发电系统关键部件的测试装置,电加热系统100用来模拟热源将辐射体温度升至需要的数值,包括氮化硅模块、钨丝、真空罩、石英窗、绝热层、温度控制器和真空泵。用作电热丝的钨丝嵌在氮化硅模块中,通电的钨丝将氮化硅模块加热至高温,贴装在氮化硅模块表面的被测辐射体由于热传导被加热至高温,氮化硅模块和被测辐射体的温度由热电耦测得,氮化硅模块的温度由温度控制器设置和控制。为了保护钨丝和保温绝热,氮化硅模块和被测辐射体置于真空罩中,真空泵10对真空罩内腔抽真空,真空罩被隔热材料包裹,被测辐射体发射的热辐射经真空罩上的石英窗射出。热辐射计用来测辐射功率,计算滤光片的光谱效率或电池效率。光路系统200主要用来引导热辐射,包括一个抛物面反射镜和装载抛物面反射镜的旋转台,通过旋转台改变抛物面反射镜的位置,可分别将来自辐射体或黑体辐射源的热辐射引入傅里叶红外光谱仪。傅里叶红外光谱仪用来分析辐射谱。黑体辐射源提供某一温度下的标准黑体辐射,为测定辐射体辐射谱提供基准。电池装载系统300用来装载电池样品和移动样品,包括一个紫铜样品台和一个二维工件台,被测电池贴装在样品台上,样品台由二维工件台承载。二维工件台可在两个方向移动,X方向移动时可以改变高温辐射体到电池的距离,Y方向移动可以将被测电池移出或移入辐射光路。温度控制系统400用来控制电池的温度,包括冷水机和温控热板,当样品台接冷水机时,电池产生的热被冷却水带走,电池温度维持在室温左右。当测试、评估电池的温度性能时,样品台置于温控热板上,通过调节热板温度控制电池温度。电气测试系统500用来测试电池的开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、效率等电气参数,包括电子负载和万用表,通过电子负载可以方便地改变和电池连接的负载值,通过万用表可以测量电池输出的电压、电流值。
下面结合图2对本发明实施例提供的热光伏发电系统关键部件的测试装置的工作原理进行说明。
如图2所示,钨丝1通电后升温,将氮化硅模块2加热至高温。氮化硅模块2的温度经第一热电耦7测得,并由温度控制器8控制和设定。氮化硅模块2将热传给被测辐射体3,辐射体3的温度由第二热电耦9监测。钨丝1、氮化硅模块2和辐射体3置于真空罩4中,真空罩4由隔热材料6包裹,右侧开有石英窗口5。当测量辐射体3的辐射谱时,通过二维工件台17将电池装载系统300移出光路,辐射体3发出的热辐射从石英窗口5射出,经抛物面反射镜20通过石英窗口23进入傅里叶红外光谱仪22,傅里叶红外光谱仪22对此辐射信号进行分析。然后,通过旋转台21调整抛物面反射镜20的方位,根据抛物面反射镜20和黑体辐射源24的相对位置,可以是旋转90度,也可以是旋转180度,使辐射体3发出的热辐射不能进入傅里叶红外光谱仪22。这样,另一束来自黑体基准源24的辐射信号经石英窗口25照射到抛物面反射镜20,反射后经石英窗口23进入傅里叶红外光谱仪22处理。傅里叶红外光谱仪22根据来自辐射体3发出的热辐射和来自黑体基准源24的辐射得出辐射体3的辐射谱。当测量滤光片11的透射谱时,将滤光片11置于石英窗口5出口,来自辐射体3的部分辐射透过滤光片11,经抛物面反射镜20通过石英窗口23进入傅里叶红外光谱仪22,由傅里叶红外光谱仪22分析处理得到透射谱。当测量滤光片11的光谱效率时,由热辐射计12在滤光片11前后分别测量辐射功率,从而得到热流密度,经计算两个热流密度的比值得到滤光片11的光谱效率。当测量热光伏电池13的电气参数时,通过二维工件台17将电池装载系统300移入光路,辐射体3发出的热辐射从石英窗口5射出,照射到热光伏电池13表面,热光伏电池13贴装在样品台14上,样品台14由水冷机18冷却,将电池13产生的热带走,使电池13的温度基本处于室温状态,测量电池13的开路电压和短路电流时,无需接入电子负载15,由万用表16直接测量电池13两端电压和流经电流;当测量电池13的功率时,将电子负载15接入,由万用表16测量电子负载15两端电压和流经电子负载15的电流,改变电子负载15的值,可以获得不同负载时的输出功率和最大输出功率;根据最大输出功率、开路电压、短路电流值,可以得到填充因子参数值;为了获得电池13的效率,将热辐射计12置于电池前方测得照射到热光伏电池13表面的辐射功率,根据电池表面辐射功率值和最大输出功率值,计算得到电池效率;当评估电池的温度性能时,贴装在样品台14上的电池13的温度由热板19控制,通过调节热板19的温度,热光伏电池13的温度可在30到120摄氏度范围可调,在热光伏电池13处于不同温度时,测得热光伏电池13的开路电压、短路电流、输出功率、填充因子及效率等值,测量方法与上述热光伏电池13的温度处于室温状态时的方法相同。
需要说明的是,在测试滤光片11的透射谱、光谱效率以及热光伏电池13的电气参数和温度性能时,从电加热系统100中输出的热辐射可以不是由待测辐射体3发出,即此时可以不将待测辐射体3贴装于氮化硅模块2上,而是由电加热系统100本身,即其中的氮化硅模块输出热辐射。
本发明实施例提供的热光伏发电系统关键部件的测试装置,通过电加热系统加热氮化硅,以高温氮化硅为热源,被测热辐射体贴装到氮化硅上成为高温辐射体,来自辐射体的辐射进入傅里叶红外光谱仪,经与黑体辐射源比对获得高温辐射体的辐射谱。由于傅里叶红外光谱仪接收的是辐射体自身发射的光,不是由其它光源照射到辐射体再进入光谱仪,所以具有高的准确性。测量电池性能时,本发明实施例提供的测试装置中照射到被测热光伏电池上的辐射来自实际的高温辐射体,而不是模拟的辐射输出,测得的性能参数更接近实际,辐射体温度可以在一定范围内精确设置,便于分析研究不同辐射体温度时电池的性能。基于热辐射计和电气测试系统,可以测得电池的效率。辐射体、滤光片、热光伏电池的性能测试均可以在该测试装置上实现,相比于传统的在不同仪器和平台上进行测试带来的不便,该测试装置提高了测试的便捷性。电加热系统模拟的热源可使辐射体温度高达1400摄氏度,并且在宽温度范围可调,有利于评估、测试不同禁带的热光伏电池。该测试装置可以实现对多个参量(辐射体温度,电池温度,电池-辐射体间距)可控可调,从而可以方便评估这些变量对输出性能的影响。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种热光伏发电系统关键部件的测试装置,所述热光伏发电系统关键部件包括:辐射体、滤光片和热光伏电池,其特征在于,所述测试装置包括:电加热系统、红外光谱仪和电池测试系统;
所述电加热系统用于对所述辐射体进行加热,输出用于测试所述辐射体的第一辐射信号、用于测试所述滤光片的第二辐射信号以及用于测试所述热光伏电池的第三辐射信号;
所述红外光谱仪用于接收所述第一辐射信号和所述第二辐射信号,以及生成所述辐射体的辐射谱和所述滤光片的透射谱;
所述电池测试系统用于接收所述第三辐射信号,以及测试所述热光伏电池的电气参数。
2.根据权利要求1所述的测试装置,其特征在于,还包括:黑体辐射源;
所述黑体辐射源将用于测试所述辐射体的黑体辐射信号输出至所述红外光谱仪;
所述红外光谱仪根据所述第一辐射信号和所述黑体辐射信号生成所述辐射体的辐射谱。
3.根据权利要求2所述的测试装置,其特征在于,还包括:光路系统;
所述第一辐射信号、所述第二辐射信号以及所述黑体辐射信号均通过所述光路系统传输至所述红外光谱仪。
4.根据权利要求3所述的测试装置,其特征在于,所述光路系统包括:旋转台以及与所述旋转台连接的反射镜;所述旋转台用于旋转所述反射镜的方位,所述反射镜的方位对准所述第一辐射信号、第二辐射信号或黑体辐射信号。
5.根据权利要求1-4任一项所述的测试装置,其特征在于,还包括:热辐射计;
所述热辐射计用于测量照射于所述滤光片的第二辐射信号的第一辐射功率、透射出所述滤光片的透射信号的第二辐射功率以及照射于所述热光伏电池的第三辐射信号的第三辐射功率,所述第一辐射功率和所述第二辐射功率用于计算所述滤光片的光谱效率,所述第三辐射功率用于计算所述热光伏电池的效率。
6.根据权利要求1所述的测试装置,其特征在于,所述电池测试系统包括:电池装载系统和电气测试系统;
所述电池装载系统用于装载所述热光伏电池,以及在对所述热光伏电池进行测试时,将所述热光伏电池移入所述第三辐射信号的光路;
所述电气测试系统用于测量所述热光伏电池的开路电压、短路电流和最大输出功率,所述开路电压、短路电流和最大输出功率用于计算所述热光伏电池的填充因子。
7.根据权利要求6所述的测试装置,其特征在于,所述电池装载系统包括:二维工件台和样品台;
所述二维工件台用于将所述热光伏电池移入所述第三辐射信号的光路;
所述样品台用于装载所述热光伏电池。
8.根据权利要求7所述的测试装置,其特征在于,还包括:温度控制系统,用于控制所述热光伏电池的温度。
9.根据权利要求8所述的测试装置,其特征在于,所述温度控制系统包括:水冷机和热板;
所述水冷机通过冷却所述样品台对所述热光伏电池进行冷却;
所述热板通过调节所述样品台的温度调节所述热光伏电池的温度。
10.根据权利要求1-9任一项所述的测试装置,其特征在于,所述电加热系统包括:钨丝和氮化硅模块,通过所述钨丝和所述氮化硅模块对所述辐射体进行加热。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110535435A (zh) * 2019-08-12 2019-12-03 华为技术有限公司 一种光伏电站的电池片检测方法、装置及系统
CN111510067A (zh) * 2019-12-17 2020-08-07 北京空间飞行器总体设计部 一种热光伏发电系统光谱测量方法
CN111895553A (zh) * 2020-07-30 2020-11-06 东南大学 一种利用光电转换效应调节环境温度的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103151963A (zh) * 2013-03-27 2013-06-12 上海空间电源研究所 一种电加热通用热光伏系统
CN202994636U (zh) * 2012-08-20 2013-06-12 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种中高温红外发射率测试装置
CN103207016A (zh) * 2012-12-30 2013-07-17 吉林大学 光谱型太阳辐射照度测量仪
CN103335730A (zh) * 2013-06-27 2013-10-02 北京振兴计量测试研究所 一种外场型红外辐射计
US20180010824A1 (en) * 2016-07-06 2018-01-11 Oregon State University High flux thermal receiver and method of use
CN107782717A (zh) * 2017-09-27 2018-03-09 哈尔滨工业大学 固体材料高温方向光谱发射率测量装置及其应用
CN108352805A (zh) * 2015-06-09 2018-07-31 杜罗帕恩联盟股份有限公司 用于产生电能量的设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202994636U (zh) * 2012-08-20 2013-06-12 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种中高温红外发射率测试装置
CN103207016A (zh) * 2012-12-30 2013-07-17 吉林大学 光谱型太阳辐射照度测量仪
CN103151963A (zh) * 2013-03-27 2013-06-12 上海空间电源研究所 一种电加热通用热光伏系统
CN103335730A (zh) * 2013-06-27 2013-10-02 北京振兴计量测试研究所 一种外场型红外辐射计
CN108352805A (zh) * 2015-06-09 2018-07-31 杜罗帕恩联盟股份有限公司 用于产生电能量的设备
US20180010824A1 (en) * 2016-07-06 2018-01-11 Oregon State University High flux thermal receiver and method of use
CN107782717A (zh) * 2017-09-27 2018-03-09 哈尔滨工业大学 固体材料高温方向光谱发射率测量装置及其应用

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110535435A (zh) * 2019-08-12 2019-12-03 华为技术有限公司 一种光伏电站的电池片检测方法、装置及系统
CN110535435B (zh) * 2019-08-12 2021-12-28 华为数字能源技术有限公司 一种光伏电站的电池片检测方法、装置及系统
CN111510067A (zh) * 2019-12-17 2020-08-07 北京空间飞行器总体设计部 一种热光伏发电系统光谱测量方法
CN111510067B (zh) * 2019-12-17 2021-03-12 北京空间飞行器总体设计部 一种热光伏发电系统光谱测量方法
CN111895553A (zh) * 2020-07-30 2020-11-06 东南大学 一种利用光电转换效应调节环境温度的方法

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