CN110034196A - 标定am0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵及制造方法，将多个多结太阳电池片与隔离二极管串联构成组合支路，再将多条组合支路之间串联或并联，电路切换控制器与每条组合支路相连，构成该标准太阳电池阵。该标准太阳电池阵通过电路切换控制器控制每条组合支路的通断，以及多条组合支路之间的串联或并联，以使得该标准太阳电池阵的输出电压和电流能根据多条组合支路之间不同的组合方式而改变，从而用于标定AM0太阳模拟器的辐射照度，还能满足低、中地球轨道和地球静止轨道分别对应的低压、中压和高压要求，使得AM0太阳模拟器测量各类空间太阳电池阵的光电性能参数，在航天用太阳电池阵的标定上实用性强。

Description

标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵及制造方法
技术领域
本发明属于光学器件技术领域，尤其涉及一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵及制造方法。
背景技术
AM0太阳模拟器是模拟空间太阳辐照的一种人工光源，其是测量空间太阳电池阵的光电性能参数的核心设备。为了得到准确的测量结果，太阳模拟器在使用之前必须对其辐射照度进行严格的标定。
目前，现有技术中的AM0太阳模拟器的辐射照度均采用标准太阳电池进行标定，标准太阳电池的尺寸为2cm*2cm，针对航天用多结砷化镓太阳电池，标准太阳电池是一组对应于各子结的标准子电池。然而航天活动中实际应用的空间太阳电池阵的尺寸与标准太阳电池的尺寸相差悬殊，空间太阳电池阵的尺寸通常为数米甚至几十米。因此，用尺寸在厘米级别的标准太阳电池来标定有效辐照面尺寸为数米量级的大面积AM0太阳模拟器，无法保证AM0太阳模拟器辐射照度的标定准确性，从而无法保证实际应用空间太阳电池阵的光电性能参数测量的准确性。
另外，航天器工作轨道可分为低地球轨道、中地球轨道和地球静止轨道，且其母线型号可分为低压、中压和高压三种。不同航天器在不同轨道工作，其对实际应用的空间太阳电池阵的电压输出要求各异。而现有技术中标准太阳电池的电压小且不可调节，不能满足航天器对实际应用的空间太阳电池阵不同电压输出的需求。
因此，现有技术采用标准太阳电池对AM0太阳模拟器的辐射照度进行标定，对AM0太阳模拟器的辐射照度标定不准确，从而导致不能准确测量实际应用的空间太阳电池阵的光电性能参数，同时，由于标准太阳电池的电压小且不可调，从而不能满足航天器对不同电压输出的需求。
发明内容
为了解决目前采用标准太阳电池对大面积AM0太阳模拟器的辐射照度进行标定，对AM0太阳模拟器的辐射照度标定不准确，从而导致不能准确测量实际应用的空间太阳电池阵的光电性能参数，同时，由于标准太阳电池的电压小且不可调，从而不能满足航天器对不同电压输出的需求的问题，本发明实施例提供一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵及制造方法。
第一方面，本发明实施例提供一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，该标准太阳电池阵包括多结太阳电池片、隔离二极管和电路切换控制器；其中，多个多结太阳电池片与隔离二极管串联构成一条组合支路，多条组合支路之间串联或并联，电路切换控制器与每条组合支路相连，构成标准太阳电池阵；相应地，隔离二极管用于隔离其所在的所述组合支路；电路切换控制器用于控制每条组合支路的通断，以及多条组合支路之间的串联或并联。
第二方面，本发明实施例提供一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵的制造方法，该方法包括将多个多结太阳电池片与隔离二极管串联构成一条组合支路；将多条组合支路之间串联或并联，电路切换控制器与每个组合支路相连，构成标准太阳电池阵；相应地，隔离二极管用于隔离其所在的组合支路；电路切换控制器用于控制每条组合支路的通断，以及多条组合支路之间的串联或并联。
本发明实施例提供一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵及制造方法，将多个多结太阳电池片与隔离二极管串联构成组合支路，将多条组合支路之间串联或并联，电路切换控制器与每条组合支路相连，构成该标准太阳电池阵。该标准太阳电池阵通过电路切换控制器控制每条组合支路的通断，以及多条组合支路之间的串联或并联，从而控制多条组合支路之间的串并联组合方式，以使得该标准太阳电池阵的输出电压和输出电流能根据多条组合支路之间不同的串并联组合方式而改变，从而能用于标定大面积AM0太阳模拟器的辐射照度，以及能满足低地球轨道、中地球轨道和地球静止轨道分别对应的低压、中压和高压要求，以使得AM0太阳模拟器测量各类空间太阳电池阵的光电性能参数，在航天用太阳电池阵的标定上实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵的结构示意图；
图2为本发明实施例标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵的制造方法的流程示意图；
其中：
1.多结太阳电池片 2.隔离二极管 3.电路切换控制器
4.组合支路。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。
多结太阳电池片是一种高效率的太阳能电池，每个多结太阳电池片包括多个太阳电池子结，选用几种具有不同带隙的半导体材料，每一种半导体构成一种太阳电池子结，即每个太阳电池子结的材料不同，然后将这几种太阳电池子结串联起来成为全结构的多结太阳电池片，一个多结太阳电池片俗称一个单体。
图1为本发明实施例标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵的结构示意图，如图1所示，该标准太阳电池阵包括：多结太阳电池片1、隔离二极管2和电路切换控制器3；其中，多个多结太阳电池片1与隔离二极管2串联构成一条组合支路4，多条组合支路4之间串联或并联，电路切换控制器3与每条组合支路4相连，构成该标准太阳电池阵；相应地，隔离二极管2用于隔离其所在的组合支路4；电路切换控制器3用于控制每条组合支路4的通断，以及多条组合支路4之间的串联或并联。
具体地，该标准太阳电池阵的组成包括多个多结太阳电池片1、多个隔离二极管2和一个电路切换控制器3，为了使该标准太阳电池阵的输出电压和输出电流可变，从而实现不同档位的电流-电压输出，以用于标定大面积AM0太阳模拟器的辐射照度，从而测量各类空间太阳电池阵的光电性能参数，本发明实施例将多个多结太阳电池片1进行串并联组合，即使多个多结太阳电池片1与一个隔离二极管2串联构成一条组合支路4，多条组合支路4之间串联或并联，电路切换控制器3与每条组合支路4相连，构成该标准太阳电池阵；相应地，隔离二极管2用于隔离其所在的组合支路4；电路切换控制器3用于控制每条组合支路4的通断，以及多条组合支路4之间的串联或并联，从而控制多条组合支路之间的串并联组合方式，以输出不同的电压和电流，从而实现不同档位的电流-电压输出。
需要说明的是，隔离二极管2用于非正常情况下隔离其所在的组合支路4，保护标准太阳电池阵。隔离二极管2正常输出时处于正向导通状态，每个组合支路4的电流经该组合支路4的隔离二极管2从该隔离二极管2的正极流出。如果任一组合支路4发生短路，该组合支路4的隔离二极管2可阻止其它组合支路的电流流入，起到故障隔离的作用。从而防止各条组合支路4之间的相互影响，保证该标准太阳电池阵的正常输出。
需要说明的是，每条组合支路可以连通，也可以断开，即并不是每条组合支路都参与与其他组合支路之间的串联或并联。电路切换控制器3用于控制每条组合支路4的通断，以及多条组合支路4之间的串联或并联，实际为电路切换控制器3可以控制多条组合支路4之中的若干条组合支路4之间的串联或并联，若干条代表的数量不大于多条代表的数量。
本发明实施例提供一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵及制造方法，将多个多结太阳电池片与一个隔离二极管串联构成组合支路，将多条组合支路之间串联或并联，电路切换控制器与每条组合支路相连，构成该标准太阳电池阵。该标准太阳电池阵通过电路切换控制器控制每条组合支路的通断，以及多条组合支路之间的串联或并联，从而控制多条组合支路之间的串并联组合方式，以使得该标准太阳电池阵的输出电压和输出电流能根据多条组合支路之间不同的串并联组合方式而改变，从而能用于标定AM0太阳模拟器的辐射照度，以及能满足低地球轨道、中地球轨道和地球静止轨道分别对应的低压、中压和高压要求，以使得AM0太阳模拟器测量各类空间太阳电池阵的光电性能参数，在航天用太阳电池阵的标定上实用性强。
基于上述实施例，该标准太阳电池阵还包括整体基板，每个多结太阳电池片1设于整体基板上。整体基板为普通铝基板或碳纤维铝蜂窝基板。
具体地，为了便于该标准太阳电池阵的制造，该标准太阳电池阵采用整体基板的形式，将每个多结太阳电池片1布设于整体基板上，整体基板具体选用普通铝基板或碳纤维铝蜂窝基板。
需要说明的是，每个多结太阳电池片1由多个太阳电池子结串联组成，每个多结太阳电池片包含的太阳电池子结的数量不小于2且不大于6。其中，每个多结太阳电池片单体的形状为带倒角的矩形；矩形的第一边长不小于2cm且不大于4cm，矩形的第二边长不小于2cm且不大于8cm。
一般，每个多结太阳电池片1中的每个太阳电池子结可选用不同带隙的半导体材料，即每个多结太阳电池片1中的每个太阳电池子结所用的半导体材料不同。太阳电池子结的材料包括镓铟磷、砷化镓和锗等。
进一步地，由于该标准太阳电池阵用于AM0太阳模拟器的标定，以测量各类空间太阳电池阵的光电性能参数，因此其中的多结太阳电池片1选用航天用多结太阳电池片1。
需要说明的是，为了实现不同档位的电流-电压输出，该标准太阳电池阵将多个多结太阳电池片1进行不同的串并联组合，即每条所述组合支路包含的多结太阳电池片的数量、所述组合支路的数量、以及所述多结太阳电池片包含的太阳电池单体的数量，根据该标准太阳电池阵的输出电压和输出电流预先设定。
进一步地，为了使该标准太阳电池阵的输出电压和输出电流稳定，且避免因与光源辐照度不均匀度因素耦合导致热斑效应，该标准太阳电池阵中的每个多结太阳电池片1的短路电流不一致性小于1％。
图2为本发明实施例用于标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵的制造方法的流程示意图，如图2所示，本发明实施例提供一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵的制造方法，该方法包括：S1、将多个多结太阳电池片1与隔离二极管2串联构成一条组合支路4；S2、将多条组合支路4之间串联或并联，电路切换控制器3与每个组合支路相连，构成标准太阳电池阵；相应地，隔离二极管2用于隔离其所在的组合支路4；电路切换控制器3用于控制每条组合支路4的通断，以及多条组合支路4之间的串联或并联。
具体地，为了使该标准太阳电池阵的输出电压和输出电流可变，从而实现不同档位的电流-电压输出，以用于标定大面积AM0太阳模拟器的辐射照度，从而测量各类空间太阳电池阵的光电性能参数，本发明实施例将多个多结太阳电池片1进行串并联组合，即首先将多个多结太阳电池片1与一个隔离二极管2串联构成一条组合支路4；然后将多条组合支路4之间串联或并联，电路切换控制器3与每个组合支路4相连，构成标准太阳电池阵；相应地，隔离二极管2用于隔离其所在的组合支路4；电路切换控制器3用于控制每条组合支路4的通断，以及多条组合支路4之间的串联或并联。
由此，该标准太阳电池阵能通过选择每条所述组合支路包含的多结太阳电池片的数量和所述组合支路的数量、以及多条组合支路之间不同的串并联方式，从而输出不同的电压和电流，实现不同档位的电流-电压输出。需要说明的是，其中的首先和然后仅便于解释该制造方法的过程，该制造方法并没有具体的连接步骤顺序，仅需最后实现该标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵的制造方法即可。
下面给出一个具体的实施例，以详细解释该标准太阳电池阵的组成和效果，本发明实施例中的多结太阳电池片1为三结砷化镓太阳电池片，即每个多结太阳电池片由3个太阳电池子结串联组成，该多结太阳电池片1为每个三结电池4边长分别为3cm和4cm的带倒角的矩形。所有三结砷化镓太阳电池片即多结太阳电池片1均分组串联，且每串多结太阳电池片1均串联隔离二极管2构成一条组合支路4，然后将每条组合支路4分别和电路切换控制器3相连，构成该标准太阳电池阵。该标准太阳电池阵利用电路切换控制器3选取不同的组合支路4进行串联或并联，最终得到特定的电流—电压输出。
理论和实测数据表明，该标准太阳电池阵可以得出分别适用于低压、中压和高压母线的37种档位的电流-电压组合输出，如：工作电压约为36V档位，工作电流约为8A档位；工作电压约为72V档位，工作电流约为4A档位；工作电压约为120V档位，工作电流约为2A档位等。利用该标准太阳电池阵标定AM0太阳模拟器的辐射照度，可满足低地球轨道、中地球轨道和地球静止轨道的低压、中压和高压母线型号用标准太阳电池阵的光电性能参数测量需求。
本发明实施例提供一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵及制造方法，将多个多结太阳电池片与隔离二极管串联构成组合支路，将多条组合支路之间串联或并联，电路切换控制器与每条组合支路相连，构成该标准太阳电池阵。该标准太阳电池阵通过电路切换控制器控制每条组合支路的通断，以及多条组合支路之间的串联或并联，从而控制多条组合支路之间的串并联组合方式，以使得该标准太阳电池阵的输出电压和输出电流能根据多条组合支路之间不同的串并联组合方式而改变，从而能用于标定大面积AM0太阳模拟器的辐射照度，以及能满足低地球轨道、中地球轨道和地球静止轨道分别对应的低压、中压和高压要求，以使得AM0太阳模拟器测量各类空间太阳电池阵的光电性能参数，在航天用太阳电池阵的标定上实用性强。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，其特征在于，包括：多结太阳电池片、隔离二极管和电路切换控制器；多个所述多结太阳电池片与所述隔离二极管串联构成一条组合支路，多条所述组合支路之间串联或并联，所述电路切换控制器与每条所述组合支路相连，构成所述标准太阳电池阵；
相应地，所述隔离二极管用于隔离其所在的所述组合支路；所述电路切换控制器用于控制所述组合支路的通断，以及多条所述组合支路之间的串联或并联。
2.根据权利要求1所述的标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，其特征在于，每个所述多结太阳电池片由多个太阳电池子结串联组成，每个所述多结太阳片包含的太阳电池子结的数量不小于2且不大于6。
3.根据权利要求2所述的标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，其特征在于，所述多结太阳电池片的形状为带倒角的矩形；所述矩形的第一边长不小于2cm且不大于4cm，所述矩形的第二边长不小于2cm且不大于8cm。
4.根据权利要求2所述的标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，其特征在于，每条所述组合支路包含的多结太阳电池片的数量、所述组合支路的数量、以及所述多结太阳电池片包含的太阳电池子结的数量，根据所述标准太阳电池阵的输出电压和输出电流预先设定。
5.根据权利要求1所述的标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，其特征在于，还包括整体基板，每个所述多结太阳电池片布设于所述整体基板上。
6.根据权利要求5所述的标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，其特征在于，所述整体基板为普通铝基板或碳纤维铝蜂窝基板。
7.根据权利要求1所述的标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，其特征在于，每个所述多结太阳电池片的短路电流不一致性小于1％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵，所述多结太阳电池片为航天用多结太阳电池片，所述多结太阳电池片为多结砷化镓太阳电池片。
9.一种标定AM0太阳模拟器辐射照度的标准太阳电池阵的制造方法，其特征在于，包括：
将多个多结太阳电池片与隔离二极管串联构成一条组合支路；
将多条所述组合支路之间串联或并联，电路切换控制器与每条所述组合支路相连，构成所述标准太阳电池阵；相应地，所述隔离二极管用于隔离其所在的所述组合支路；所述电路切换控制器用于控制所述组合支路的通断，以及多条所述组合支路之间的串联或并联。
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