CN112305655B - 光伏用b级太阳模拟滤光片及其镀制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属光学滤光片领域，尤其涉及一种光伏用B级太阳模拟滤光片及其镀制方法，包括基片材料；在所述基片材料上设有膜层；所述膜层由高低折射率材料交替堆叠而成，其膜系结构为（HL）5；其中，H为高折射率材料；L为低折射率材料；在400～500nm波段均值透射率T=50%；在500～600nm波段均值透射率T=45%；在600～700nm波段均值透射率T=70%；在700～800nm波段均值透射率T>92%；在800～900nm波段均值透射率T>92%；在900～1000nm波段均值透射率T>92%；在1000～1100nm波段均值透射率T>90%。本发明可以使金卤灯替代传统氙灯作为太阳模拟光源。

Description

光伏用B级太阳模拟滤光片及其镀制方法
技术领域
本发明属光学滤光片领域，尤其涉及一种光伏用B级太阳模拟滤光片及其镀制方法。
背景技术
太阳模拟器是一种常用的模拟标准太阳光辐照的设备，一般要达到B级以上标准。通常，太阳光模拟采用的是氙灯光源，由于其发光特性十分接近太阳光谱，因此被广泛使用。金卤灯也是一种常用的气体放电灯，其特点是发光效率高，功率大。与相同功率2KW的氙灯相比，金卤灯的辐照度可以到200000lm，是氙灯的2倍。当测试大面积电池板或提升辐照强度测试时，金卤灯光源是适宜的光源。由于金卤灯的发光谱谱线与太阳光相比差异较大，必须要经过滤光片滤光后才能达到使用标准。这种滤光片的设计要求对不同波段进行滤波，接近太阳光的比例。相比于氙灯光源的太阳模拟滤光片，金卤灯光源用于太阳光模拟的滤光片设计更难。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种可以使金卤灯替代传统氙灯作为太阳模拟光源的光伏用B级太阳模拟滤光片及其镀制方法。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：光伏用B级太阳模拟滤光片，包括基片材料；在所述基片材料上设有膜层；所述膜层由高低折射率材料交替堆叠而成，其膜系结构为（HL）5；其中，H为高折射率材料；L为低折射率材料；
滤光片在400～1100nm波段光谱透射率满足下述要求：
在400～500nm波段均值透射率T=50%，允许偏差±3%；
在500～600nm波段均值透射率T=45%，允许偏差±3%；
在600～700nm波段均值透射率T=70%，允许偏差±3%；
在700～800nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在800～900nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在900～1000nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在1000～1100nm波段均值透射率T>90%，允许偏差±3%。
作为一种优选方案，本发明所述基片材料采用石英材料；H采用TiO2；L采用SiO2。
进一步地，本发明所述膜层的厚度分布如下：
第一层至第十层镀膜材料及厚度依次为：
第1层TiO2：15～17nm；
第2层SiO2：90～95nm；
第3层TiO2：48～52nm；
第4层SiO2：88～92nm；
第5层TiO2：49～53nm；
第6层SiO2：90～95nm；
第7层TiO2：101～104nm；
第8层SiO2：60～64nm；
第9层TiO2：17～22nm；
第10层SiO2：108～112nm。
进一步地，本发明所述镀膜材料的厚度误差在5nm范围内。
进一步地，本发明使用金卤灯光源，400～1100nm各波段输出光谱匹配度值为0.6～1.4之间。
上述光伏用B级太阳模拟滤光片的镀制方法，采用电子枪加热方式蒸发镀膜材料；膜层厚度控制误差小于1%；真空度达到3✕10-3Pa。
本发明滤光片的设计要求对不同波段进行滤波，接近太阳光的比例，可以使金卤灯替代传统氙灯作为太阳模拟光源。根据金卤灯光源的相对光谱强度分布，设计匹配的滤光片，使经过滤光片后的光接近标准太阳光谱。通过对比标准太阳光谱和金卤灯光谱，在400～1100nm范围内不同波长位置对应透射率。使用该滤光特性的光谱滤光片，400～1100nm不同波段光谱匹配系数均在0.6～1.4之间，匹配度达到B级以上标准。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1是本发明金卤灯B级滤光片光谱设计图。
具体实施方式
光伏用B级太阳模拟滤光片，包括基片材料；在所述基片材料上设有膜层；所述膜层由高低折射率材料交替堆叠而成，其膜系结构为（HL）5；其中，H为高折射率材料；L为低折射率材料；
滤光片在400～1100nm波段光谱透射率满足下述要求：
在400～500nm波段均值透射率T=50%，允许偏差±3%；
在500～600nm波段均值透射率T=45%，允许偏差±3%；
在600～700nm波段均值透射率T=70%，允许偏差±3%；
在700～800nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在800～900nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在900～1000nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在1000～1100nm波段均值透射率T>90%，允许偏差±3%。
本发明所述基片材料采用石英材料；H采用TiO2；L采用SiO2。
本发明所述膜层的厚度分布如下：
第一层至第十层镀膜材料及厚度依次为：
第1层TiO2：15～17nm；
第2层SiO2：90～95nm；
第3层TiO2：48～52nm；
第4层SiO2：88～92nm；
第5层TiO2：49～53nm；
第6层SiO2：90～95nm；
第7层TiO2：101～104nm；
第8层SiO2：60～64nm；
第9层TiO2：17～22nm；
第10层SiO2：108～112nm；
以上镀膜材料的厚度误差在5nm范围内。
本发明使用金卤灯光源，400～1100nm各波段输出光谱匹配度值为0.6～1.4之间。
上述光伏用B级太阳模拟滤光片的镀制方法，采用电子枪加热方式蒸发镀膜材料；膜层厚度控制误差小于1%；真空度达到3✕10-3Pa。
根据金卤灯光源的相对光谱强度分布，设计匹配的滤光片，使经过滤光片后的光接近标准太阳光谱。通过对比标准太阳光谱和金卤灯光谱，设计如图1所示的滤光片，图中光谱描述了该滤光片在400～1100nm范围内不同波长位置对应透射率。使用该滤光特性的光谱滤光片，400～1100nm不同波段光谱匹配系数均在0.6～1.4之间，匹配度达到B级以上标准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.光伏用B级太阳模拟滤光片的镀制方法，其特征在于：采用电子枪加热方式蒸发镀膜材料；真空度达到3✕10-3Pa；
所述光伏用B级太阳模拟滤光片，包括基片材料；在所述基片材料上设有膜 层；所述膜层由高低折射率材料交替堆叠而成，其膜系结构为（HL）5；其中，H为高折射率材料；L为低折射率材料；
滤光片在400～1100nm波段光谱透射率满足下述要求：
在400～500nm波段均值透射率T=50%，允许偏差±3%；
在500～600nm波段均值透射率T=45%，允许偏差±3%；
在600～700nm波段均值透射率T=70%，允许偏差±3%；
在700～800nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在800～900nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在900～1000nm波段均值透射率T>92%，允许偏差±2%；
在1000～1100nm波段均值透射率T>90%，允许偏差±3%；
所述基片材料采用石英材料；H采用TiO2；L采用SiO2；
所述膜层的厚度分布如下：
第一层至第十层镀膜材料及厚度依次为：
第1层TiO2：15～17nm；
第2层SiO2：90～95nm；
第3层TiO2：48～52nm；
第4层SiO2：88～92nm；
第5层TiO2：49～53nm；
第6层SiO2：90～95nm；
第7层TiO2：101～104nm；
第8层SiO2：60～64nm；
第9层TiO2：17～22nm；
第10层SiO2：108～112nm；
所述镀膜材料的厚度误差在5nm范围内；
使用金卤灯光源，400～1100nm各波段输出光谱匹配度值为0 .6～1 .4之间。
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