CN1116614C - 脉冲氙灯三自由度抛物面漫反射太阳光模拟器 - Google Patents

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Abstract

一种脉冲氙灯三自由度抛物面漫反射太阳光模拟器，采用管状脉冲氙灯为线光源，沿线光源的轴线安置抛物面漫反射镜面，通过调整光源座上固定的X轴、Y轴、Z轴可调滑块，把线光源调到相对于抛物面漫反射镜面的合适位置，使被照组件所在平面的光均匀性达到要求，并在光路上设置了滤光片系统和丝网，以改善模拟光的光谱。本发明解决了光的均匀性和光谱拟合两个问题，达到适合太阳电池组件测试所需要的模拟太阳光要求。

Description

脉冲氙灯三自由度抛物面漫反射太阳光模拟器
本发明涉及一种太阳光模拟器，尤其涉及一种脉冲氙灯三自由度抛物面漫反射太阳光模拟器，用于太阳电池组件测试仪，属于太阳电池测试技术领域。
现有技术中，大型太阳电池检测设备一般采用远距离的稳态光照方式(大于5米)，这种模拟太阳光的方式要求为光源提供巨大的电能，整台检测设备功率在50KW以上，这种设备的使用会极大影响周边用电设备，需要为该设备提供单独电网，以满足它的用电需求，因此，这种检测设备不适合太阳电池生产单位使用，而且，该设备还需要宽大的实验室安放。随着太阳电池产业的飞速发展，国外太阳电池生产设备制造商又为太阳电池生产研制了一批太阳电池检测设备，例如SPIRE公司。这些设备有的采用一次闪光的脉冲光照方式，但仍采用房间式结构，用长距离光照换取模拟光均匀性；有的设备采用台架式的脉冲模拟光方式，但为了达到比较好的光谱拟合度，一般采用定制的脉冲灯，价格昂贵，在国内购买更换也不方便，而且这些设备采用点光源，这就增加了反光罩机械加工和光路调试的难度。对比技术有SPIRE公司的SPI-SUNSIMULATOR 240A Photovoltaic Module Tester( http：//www.spirecorp.com)，该技术中采用的就是点光源。
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，设计提供一种新的脉冲氙灯三自由度抛物面漫反射太阳光模拟器，使发出的模拟光能达到光谱和均匀性要求，适合太阳电池测试要求。
为实现这样的目的，本发明的技术方案主要从机械光路上入手，解决光源与被测面间距1～2米情况下的光均匀性问题，采用与太阳光谱最接近的脉冲氙灯为线光源，从灰色滤光的角度解决光谱拟合问题，达到模拟太阳光的光谱和均匀性要求。在测试仪顶面下固定一个三自由度光源座，其上固定线光源，沿线光源的轴线安置抛物面漫反射镜面，通过调整光源座上固定的X轴、Y轴、Z轴可调滑块，使线光源调到相对抛物面漫反射镜面合适的位置，使被照组件所在平面的光均匀性达到要求。为改善模拟光的光谱，在光路上设置了滤光片系统和丝网，线光源发出的模拟光通过滤光片系统和丝网，照射到被测组件所在平面上，使光的光谱分布达到AM1.5的要求。
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
图1为本发明的光路机械结构示意图。
如图所示，本发明为达到模拟光的均匀性，采用管形脉冲氙灯作为线光源8，在测试仪顶面10的下面固定有一个三自由度光源座1，光源座1上固定线光源8，沿线光源8的轴线安置抛物面漫反射镜面9作为反光罩。为改善模拟光的光谱，光路上设置了滤光片系统2和丝网3，滤光片系统2和丝网3分别通过滤光片系统固定夹7和丝网固定夹6固定在测试仪上箱体4上。线光源8发出的模拟光通过滤光片系统2，丝网3，照射到被测组件所在平面5上，使光的光谱分布达到要求。
图2为本发明中三自由度光源座结构示意图。
如图所示，整个三自由度光源座固定在测试仪顶面10的下面，光源座上固定有两个脉冲氙灯线光源8，光源座上还分别固定有X轴可调滑块13、Y轴可调滑块11及Z轴可调滑块12。调节X、Y和Z轴可调滑块，可使脉冲氙灯线光源8位于合适位置，使脉冲氙灯线光源8发出的光线经抛物面漫反射镜面9反射到达被测组件所在平面5上，使模拟光的均匀性达到要求。
本发明装置中采用了线光源8与被测组件所在平面5之间光线直射部分被遮住，被测组件所在平面5只有抛物面反光照射，其目的就是为了增加被测组件所在平面5的光均匀性，本发明装置中脉冲氙灯线光源的底座是三自由度可调的，每一支脉冲氙灯线光源8都可在X、Y、Z三个方向上自由调节，以保证脉冲氙灯线光源8能处于合适的位置，被测平面5上获得均匀的光斑。
本发明在脉冲氙灯线光源8与被测组件所在平面5之间安放有滤光片系统2，该滤光片系统2主要用来校正光谱，本发明采用的脉冲氙灯在红外具有很强的线谱，为滤掉该红外线谱，本发明采用对红外光具有较好过滤性的透镜，以保证被测面上获得太阳电池测试要求STC条件之一：AM1.5。
本发明在滤光系统2与被测组件所在平面5之间安放有丝网3，一方面能减少光强，另一方面能增加光的均匀性，该丝网3起到灰色滤光镜的作用。
本发明从光的均匀性和光谱拟合两个方面解决了组件测试台用太阳模拟器所面临的问题，使太阳光模拟器达到适合太阳电池组件测试所需要的太阳模拟器的光源要求，在光源与被测面间距1～2米之间能实现被测面上的有效光斑均匀。本发明成功地应用到JD02型太阳电池组件测试仪中，并且使该测试台的0.6×1.2m的有效测试范围内的光斑的均匀性达到±3％以内，光谱与太阳光的光谱配合程度达到国际A级水平(ASTME927)。

Claims (1)

1、一种脉冲氙灯三自由度抛物面漫反射太阳光模拟器，用于太阳能电池组件测试仪，其特征在于采用管状脉冲氙灯为线光源(8)，在测试仪顶面(10)下固定一个三自由度光源座(1)，光源座(1)上固定线光源(8)，还分别固定有X轴可调滑块(13)、Y轴可调滑块(11)及Z轴可调滑块(12)，沿线光源(8)的轴线安置抛物面漫反射镜面(9)，在线光源(8)与被测组件所在平面(5)之间，滤光片系统(2)和丝网(3)分别通过滤光片系统固定夹(7)和丝网固定夹(6)固定在测试仪上箱体(4)上。
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