TW201510495A - 用於測試光伏打電池之裝置及方法 - Google Patents

Abstract

用以測試一光伏打電池之系統設有一座用以光伏打電池，具有用以從該電池接收一信號之電極。一光源系統提供具有地面日光之光譜組成的光。具有一二維可控制式反射鏡陣列之一空間光調變器或其它像素調變器係用以在包含一光伏打電池之該表面的一影像區形成此光之一空間樣式。於一實施例中，多個空間調變器係用以調變具有不同光性質的來自該光源系統之光的不同部分。一個部分可以地面日光之光譜組成光照，及另一部分例如可只在有限波長頻帶重疊地面日光之光譜組成。如此，於不同區具有不同光性質的一光樣式可無空間或時間多工而予實現。一控制系統藉該第一及第二空間光調變器控制光之光譜組成部分及空間調變。應答於控制光之電氣信號係從該光伏打電池獲得。

Description

用於測試光伏打電池之裝置及方法 發明領域

本發明係有關於用於測試光伏打電池之裝置及測試此種光伏打電池之方法。

發明背景

W.J.Walecki之一文描述太陽能電池之測試，係藉當一光投射器投射經電腦控制之二維光樣式至太陽能電池上時度量來自該太陽能電池之一電氣輸出信號(「針對太陽能電池製造之整合量子效率、反射比、拓樸結構及應力計量學」，Proc.SPIE 7064，干涉度量術XIV：應用，70640A，2008年8月11日)。光樣式可用以形成掃描點。Walecki並未識別用於本度量之該型光投射器。

J.Carstensen等人之一文描述當該太陽能電池表面上之一雷射點被掃描時，藉度量一電氣輸出信號進行太陽能電池測試，本文名稱「CELLO：太陽能電池局部特徵化之一進階LBIC度量技術」係公開於太陽能材料及太陽能電池76(2003)599-611。該雷射點相對於位置提供一局部光照差異，而與施加至該太陽能電池之整個表面的白背景光 照獨立無關。

由於雷射源只允許光照樣式之光照性質之有限範圍的調整，故此種測試方法只能用於無彈性之度量。Waleeki及Carstensen未曾揭示使用習知成束器技術的可能性，其中經電腦控制之光調變器之空間陣列諸如LCD陣列調變之光可成像至該太陽能電池上。但使用習知成束器技術之太陽能電池測試只具有有限價值，原因在於習知成束器仰賴空間、時間及頻譜多工形式，該等形成即便為人眼所無法區別但將影響太陽能電池測試。

發明概要

一個目的係提出一種用於測試光伏打電池之裝置其提供光伏打電池之更具彈性的測試等。

提出一種依據請求項1之用以測試光伏打電池之系統。此處具有像素調變器之一二維陣列的一可控制空間光調變器，諸如可控制反射鏡或液晶胞元係用以調變來自一光源系統之一光強度以投射一空間光樣式至一光伏打電池上。該光源系統係供產生具有地面日光之光譜組成之光。於一較佳實施例中，此種光譜組成為可由該光源系統供應之一範圍之可選擇光譜組成中之一者。各個像素調變器係經組配以至少在使用該光源系統之光而產生於一相對較高及較低強度之光間切換，例如在多個位置間，其中來自該光源系統之光係反射朝向包含該光伏打電池之該影像區或否，針對該像素切換一反射鏡；或在一光透射態與非 透射態間切換一LCD胞元。使用一陣列其中全部像素調變器至少以最高強度輸出態提供具有相同光譜組成之光給該影像區。因而於包含該光伏打電池之該影像區中，無需時間或位置多工以提供有一可選擇空間樣式具有地面日光之光譜組成的光。

於一實施例中，提供具有像素調變器之陣列的多個分開空間光調變器，其使用來自該光源系統之光之不同部分以在包含該光伏打電池之該影像區上產生重疊樣式。來自該光源系統之光之不同部分分別可使用該光源系統中之相同光源或使用分開光源產生。較佳地，該光源系統提供用於控制由該等空間光調變器中之一者空間調變的該光部分相對於由其它空間光調變器調變的部分之光譜組成及/或強度。為了達成此項目的，該光源系統可包括一可控制濾鏡以在該空間調變器之前及/或之後調變該光之部分，及/或該光源系統可包含個別光源(例如LED之集合)以產生不同部分，因此該光源系統可控制式影響該等空間光調變器中之至少一者作為一整體的光照性質相對於其它空間光調變器之光照性質。藉此方式，無需時間或位置多工以提供於該影像區之不同部分具有不同光照性質之光。

藉由確保該等空間光調變器中之至少一者可用以調變實質上具有地面日光之光譜組成(又稱光譜分布)之光，可進行測試其中於第一區於模擬日光存在下，可測量於第二區具有特定性質之侷限光的電氣效應。各個空間光調變器可包含單一陣列之光調變器元件，或可包含多個並 列空間光調變器陣列，用以投射該光之不同成分分別疊加至該光伏打電池上。但較佳各個空間光調變器包含單一陣列，原因在於如此避免了於相同調變器的不同陣列中得自相對應像素之光疊合瑕疵所導致的局部光成分變化。

於一應用實施例中，一個空間光調變器可用以界定一光伏打電池上的第一區，其中供給具有第一性質之光；及另一個空間光調變器可用以界定一第二區，其中供給具有第二不同性質之光。該等區可為一點，諸如圓點，及環繞該點之一區，或一線及例如沿該線在相對側上的子區。由於使用分開空間光調變器，故無需具有不同性質之光的空間或時間多工即可供給於不同區具有不同性質之光。藉由確保一空間光調變器可用以調變實質上具有地面日光之光譜組成(又稱光譜分布)之光，可進行測試其中於第一區之模擬日光存在下，可測量於第二區具有特定性質之局部光之電氣效應。

系統包含用以支持一光伏打電池之一座系統(可能作為由該座系統所支持的此等電池之一總成的一部分)，具有電極配置成取決於來自該光伏打電池之一電壓及/或一電流接收信號，以應答於疊合光照樣式獲得電子應答信號。一控制系統提供該空間光樣式之控制及提供由自該光伏打電池所得電壓及/或電流之度量。

該光源系統可提供光性質之控制，例如藉使用具有不同光譜之可控制式光源元件之組合(例如LED)以形成該光之部分或利用於該光源系統中之一光譜濾鏡。此種濾 鏡可位在至光伏打電池之光徑上在該空間光調變器前方或後方。於任一種情況下，被視為該光源系統之一部分，原因在於其影像光性質整體而與於空間調變中之位置獨立無關。

於又一個實施例中，時間調變可施用至該光之該等性質，及電氣度量可與時間調變同步進行。透過第一空間光調變器供給光伏打電池之光性質可以類似方式控制。如此，可提供有任何性質之背景光，包括白光為一個可能。另外，此光可具有預定固定性質。

該等空間光調變器可用以產生一空間光樣式，其包含一探測區其中該光具有比較相鄰該探測區之一背景區的不同性質。該空間光調變器可用以產生不同形狀的探測區，例如點狀探測區，有一背景區環繞該點，或線性形式具有該背景區之部分在該線之相對側上。又復，該空間光調變器可用以步進該探測區之位置至該光伏打電池上之不同位置。

於一實施例中，使用供給該光伏打電池之光透過空間光調變器之時間調變，及與該時間調變同步測量電流及/或電壓。此處光之時間調變可藉控制光源，藉施用總時間調變給從空間調變器出射之光，或藉時間上改變由該空間調變器之該空間調變達成。同步度量可包含當光照性質設定為不同值時獲得個別測量值。於此種情況下，此等個別不同測量值可計算為差異實驗之一部分。同步度量也可包含利用該光性質之時間性定期調變，諸如一或多個光譜 組成之總強度或各個強度，及該電流及/或電壓之一相對應週期性成分的檢測。又復，同步度量可包含呈在該光性質之一時間脈衝或梯級之後的時間延遲之函數而測量電流及/或電壓。如此，可獲得光伏打電池之操作的進一步細節度量及/或在不平衡條件下之應答函數度量。一個實施例為使用一時間梯級狀脈衝之度量於該處藉施用光電流衰減方法，可推算該光伏打電池之少數載波壽命。

於一實施例中，於背景區之光係利用空間一致光提供，探測區內之光為探測區中之空間一致光與透過空間光調變器提供之光之和。於另一個實施例中，該裝置包含又一空間光調變器經組配以調變額外光之強度。該又一空間光調變器可用以在背景區選擇性地提供光而無光照該探測區，或以比較背景更低強度光照該探測區。如此可能使得在該探測區之光強度能比在該背景區之光強度更低與更高。

於一額外實施例中，來自供給該空間光調變器之相同光源的分裂光係供給額外空間光調變器。於替代實施例中，設置一額外光源以供給光給該額外空間光調變器。因而與背景區之光性質獨立無關，更容易控制探測區之光性質，或彼此獨立無關地控制兩者。

於一實施例中，該裝置包含一感測器經組配以感測從該光伏打電池之位置反射的光性質。該感測器例如可呈波長之函數度量來自該光伏打電池之反射光強度。於探測區之侷限反射可使用空間光調變器測量。該空間光調變 器可用以使得用於反射度量之該探測區比用於電流及/或電壓度量之該區更大。因此也可用於電流及/或電壓度量之一組態，可能可更準確地做反射度量。

10‧‧‧控制系統

12a-b‧‧‧光源

14a-b‧‧‧空間光調變器

16‧‧‧光束組合器

18‧‧‧成像光學

19‧‧‧座系統

20‧‧‧亮點

22‧‧‧暗點

30‧‧‧亮線

32‧‧‧暗線

40‧‧‧光檢測器

50‧‧‧光成像陣列

160‧‧‧反射鏡透鏡

此等及其它目的及優異面向使用下列圖式從具體實施例之詳細說明部分將更為彰顯。

圖1、1a顯示用於測試光伏打電池之裝置。

圖2a、b顯示光樣式。

圖3a、b顯示光樣式。

圖4、5顯示用於測試光伏打電池之裝置。

較佳實施例之詳細說明

圖1示意顯示一種用於測試光伏打電池之裝置，包含用於一光伏打電池之一控制系統10、一第一及第二光源12a、b、一第一及第二空間光調變器14a、b、一光束組合器16、成像光學18及一座系統19。第一光源12a係導向透過第一空間光調變器14a供應光至光束組合器16。第二光源12b係導向透過第二空間光調變器14b供應光給光束組合器16。成像光學18係經組配以將第一及第二空間光調變器14a、b成像至座系統19內的一光伏打電池上。

第一及第二光源12a、b兩者可經組配以產生白光，測試裝置係經配置以從第一及第二光源12a、b透過第一及第二空間光調變器14a、b各自而供應白光給光伏打電池。可使用具有光譜組成實質上等於日光之光譜組成的白 光，例如標準諸如AW1.5標準定義此等光譜組成。第一及第二光源12a、b中之一者或二者可為可控制光源，其許可控制光源之光譜內容，因而例如從白光選擇性地切換至一色帶內部之光為可能。

影響光的空間光調變器14a、b部分可由相同電池之二維陣列組成，各個電池例如包含一可控制反射鏡，或一可控制液晶胞元。該等第一及第二空間光調變器14a、b之電池提供至少兩階調變強度層級，高及低強度諸如非零及零強度，分別例如係經由使得一反射器朝向該光伏打電池反射光或否而予獲得。第一及第二空間光調變器14a、b提供強度調變，具有光譜一致位置相依性。

該位置相依性為光譜一致，表示空間光調變器14a、b任一者皆沒有針對不同顏色的散在像素。較佳地，空間光調變器14a、b保有來自光源12a、b之光在該空間調變光中之光譜分布。光譜一致位置相依性表示針對各個空間光調變器14a、b，只要該空間光調變器影響該光在任何調變層級之光譜分布，則在該調變層級，於該空間光調變器的全部空間位置皆係如此。此外，空間光調變器14a、b提供時間連續光照，表示全部位置皆係同時並列地被調變以形成完全光，換言之，在接續不同空間位置或分色不使用光照之分時多工。

於該具體實施例中，取決於光束橫截面之位置，亦即橫過光束軸之平面之位置，第一及第二空間光調變器14a、b提供來自光源12a、b之光的控制式反射。該光束軸 與第一及第二空間光調變器14a、b間之夾角僅用於示意說明：實際上可使用不同角度，例如較靠近垂直之角顯示45度角。雖然於該具體實施例中，第一及第二空間光調變器14a、b用於反射，但須瞭解取而代之可藉透射通過第一及第二空間光調變器14a、b而經由第一及第二空間光調變器14a、b供給光。

成像光學18用以形成第一及第二空間光調變器14a、b之該等調變平面之影像至包含該光伏打電池之該等表面之一影像區。該影像可疊合該光伏打電池之表面，或可較大，例如延伸於一陣列之此等電池上方。

光束組合器16組合得自第一及第二空間光調變器14a、b之影像以在該影像區形成上覆影像。該光束組合器可視為成像光學18之部分。許可投射上覆影像的光束組合器本身為已知，也可反相作為分束器。光束組合器16可包含一或多個半透明反射表面。另外，光束組合器16與成像光學18之組合的功能可藉如下實現，如圖1a顯示，經由從不同方向將來自空間調變器14a、b的光束投射至座系統19上的光伏打電池上，其中該等成像光學及該組合器係組合於一反射鏡透鏡160以將空間光調變器14a、b成像至光伏打電池上。另外，可使用成像光學其包含個別透鏡(圖中未顯示)，選擇性地透過一或多個反射鏡或反射鏡透鏡而將第一及第二空間光調變器14a、b分別地成像至光伏打電池上。

控制系統10，可包含一特定功能電路及/或一電腦或電腦與一電腦程式或多程式之組合以組配該控制系統 用以實行所描述的功能，具有輸出經耦合以控制第一及第二光源12a、b及第一及第二空間光調變器14a、b的輸出。雖然附圖中顯示控制第一及第二光源12a、b兩者，但另可只控制一者。第一及第二光源12a、b可包含一發光元件，諸如白熾燈、電弧光源、螢光燈、電致發光燈、一LED或一組LED等，以及選擇性光譜濾鏡及成束光學。

座系統19包含固定光伏打電池定位之一結構及用以接觸光伏打電池上之電極的電極(圖中未顯示)。座系統19耦接至控制系統10用以自光伏打電池獲得一應答信號或多信號，及選擇性地也用以供應電流及/或電壓給光伏打電池。控制系統10可直接地耦接至電極用以供應電流及/或電壓作為自光伏打電池的應答信號給控制系統10。另外，座系統19可包含一電子電路以將來自光伏打電池之電流及/或電壓轉換例如藉放大及/或類比至數位轉換成供給控制系統10之信號。又復，座系統19可經組配以透過座系統19之電極供應一或多個偏壓電壓給光伏打電池上之電極及/或經由此等電極供給偏壓電流。

如此處使用，該座系統被稱作固定該光伏打電池，表示其可直接地固定該光伏打電池或作為由該座系統所固定之總成的部分。同理，該電壓及/或電流之相依性應答信號可從該光伏打電池直接導出或經由此種總成之端子導出。於一實施例中其中測試包含一總成之太陽能電池的一太陽能面板，光伏打電池可藉固定該面板而予固定，及電壓及/或電流之相依性信號可經由該總成之端子導出。於 一實施例中，該座系統之度量電極及/或偏壓電極係以機械方式固定至座系統維持光伏打電池定位之部件，但該等電極另可分開連結。

於一實施例中，第一及第二空間光調變器14a、b各自包含微反射鏡之一二維陣列。此等陣列例如稱作成束器及商業上以數位微鏡裝置(DMD)購得。例如可使用1920x1200像素之一二維陣列。另外，可使用二維LCD陣列。如已知此等裝置提供真空間光調變，其中該調變光係同時提供用於空間位置之一二維陣列。此外，其提供每個地方呈位置之函數為相同方式的光譜一致位置相依性強度調變。光譜分布不隨調變程度而改變，或若改變，在全部空間位置隨調變程度皆係以相同方式改變。如此，提供入射光之真空間光調變，沒有空間散布元件用以調變不同分色。

於操作中，控制系統10控制由第一及第二光源12a、b中之至少一者所產生的光之光性質。例如來自第一及第二光源12a、b之光之強度及/或光譜分布可彼此獨立地控制。又復，控制系統10控制由第一及第二空間光調變器14a、b所提供的二維光調變樣式，及藉此控制座系統19中在光伏打電池上之光樣式。該樣式可包含主要接收來自第一光源12a之光的一侷限探測區及主要接收來自第二光源12b之光的一背景區，藉控制第一及第二空間光調變器14a、b而控制該探測區之位置、形狀及/或大小的控制系統。控制系統10接收來自座系統19之信號或資訊，其表示應答 於該光樣式，由光伏打電池所產生的電氣信號。

圖2a、b例示第一及第二空間光調變器14a、b在控制系統10之控制之下可提供的光樣式。於此一實施例中，係使得第一及第二空間光調變器14a、b提供具有點狀探測區之一樣式。於此一實施例中，係使得第一空間光調變器14a於暗野形成一亮點20以在探測區提供光。使得第二空間光調變器14b提供一樣式，具有於亮野之一暗點22以形成背景區。控制系統10使得第一及第二空間光調變器14a、b在一位置形成具有相對應於形狀及大小的一亮點20及一暗點22，光束組合器16及成像光學18在座系統19內之該光伏打電池上成像至一相同位置。亮野提供環繞點狀探測區的背景區。另外，可使用一背景區其具有沿貫穿該點之一線只在該點對側上的部分，但較佳地背景區包括在一亮野中環繞該點之此等側邊。

於操作中，控制系統10可控制第一及/或第二光源12a、b以使得以來自第一光源12a之光所產生的亮點20中之光照性質係與以來自第二光源12b之光所產生的環繞亮點20之該視野中之光照性質不同。可使得強度為彼此相異，或可使用不同的光譜分布。於照明期間，控制系統10獲得座系統19之接觸該光伏打電池上之電極的該等電極之信號值。因而可獲得電池輸出電壓及/或電流。

於一實施例中，第一及/或光源12a-b各自包含一或多個可控制燈具，使其可能藉改變供給燈具之電流而控制強度。另外，第一及/或光源12a-b可包含一控制性致動 器，諸如可在控制系統10之控制之下移進及移出光束路徑以調整強度之活動屏。於一實施例中，第一及/或第二光源12a-b包含具有不同光譜輸出之多個燈具(例如LED)，當控制系統10係經組配以改變燈具相對於彼此之強度時，可控制光譜組成。於另一個實施例中，第一及/或光源12a-b可包括一可調整濾鏡以調整光譜組成，例如控制系統10可經組配以使得不同的濾鏡區移進及移出光束路徑，或相對於光束路徑旋轉一光柵。

於實施例中，控制系統10可經組配以進行比較性度量，其中比較第一與第二實驗結果。於第一實驗中，控制系統10控制第一及/或第二光源12a-b以提供第一光譜組成之光，及第一及第二空間光調變器14a-b以提供第一空間調變樣式，及控制系統10自座系統19從受試之一光伏打電池獲得第一應答信號。於第二實驗中，控制系統10控制第一及/或第二光源12a-b以提供與第一光譜組成相異的第二光譜組成之光，及控制系統10利用與第一實驗相同的第一空間調變樣式，自座系統19從受試之一光伏打電池獲得第二應答信號。控制系統10運算第一與第二應答信號間之差用以輸出一測試結果。

於實施例中，控制系統10可經組配以藉供應時變控制信號給第一光源12a而控制於亮點20中該光之光照性質之時間變化。替代使用光源12a以改變照度，控制系統10可控制第一空間光調變器14a以改變照度。總強度例如可定期改變，或光譜分布可定期改變。替代定期改變，可使用 另一時變樣式。當使用光照性質之時間變化時，控制系統10可經組配以獲得在座系統19之該等電極之時變信號。如此舉例言之，控制系統10可經組配以決定對定期改變的光照性質之定期響應的幅值及/或相位延遲。至於另一個實施例，控制系統10可經組配以造成施用光照之脈衝式或步進式變化，控制系統10獲得來自該光伏打電池之信號對該脈衝或梯級的一時間響應。較佳地，使用一時間取樣距離其係小於該受試光伏打電池中之少數電荷載子之壽命時間的四分之一。

於實施例中，控制系統10可經組配以連續步進亮點20及暗點22之位置至不同位置。可使用二維逐線步進樣式，例如藉連續使得空間光調變器14a上的不同位置反射光或透射光而予實現。與該步進同步，控制系統10基於座系統19之電極的信號值而進行度量。如此可獲得位置相依性度量。

如將瞭解，該裝置使得可能呈位置及時間兩者之函數而控制實際時間連續光照性質，而非僅只控制對人眼睛顯示為實際光照性質的時間平均或空間平均光照性質。第一及第二空間光調變器14a、b控制至少在該光伏打電池上相鄰位置具有相同光照性質的光存在與不存在間之切換，而沒有具有其它光照性質的位置介於其間。光譜組成不隨調變而改變，或若改變，在全部位置皆係以相同方式隨調變而改變。

因控制系統10控制由第一及第二光源12a-b產生 的光之光性質，故圖2a-b之樣式可導致該光伏打電池之一光照樣式具有在相對應於亮點20之一位置第一強度及/或光譜組成之連續光，及環繞亮點20之一區內第二強度及/或光譜組成之連續光。

如所記，控制系統10可包含電腦或電腦組成。於此種情況下，控制系統10可使用電腦可讀取機器指令於電腦可讀取媒體諸如(依電性或非依電性)半導體記憶體、或磁碟或光碟中程式規劃，該等指令當藉電腦或電腦之組合執行時將使得該電腦或電腦之組合如此處描述控制該裝置之操作。更明確言之，該等指令可經組配以使得控制系統10施加控制信號至第一光調變器14a及/或第二光調變器14b及/或第一光源12a及/或第二光源12b。較佳地，該等指令可經組配以使得控制系統10根據來自在座系統19內之該受試光伏打電池的信號而紀錄電氣信號資料。該等指令可經組配以使得控制系統10獲得與紀錄與光照性質之變化及/或探測區之步驟的控制時間同步之信號。該等指令可經組配以使得控制系統10控制第一及第二空間光調變器14a、b相對應於彼此而步驟探測區及背景區之位置、形狀及/或大小。

雖然已經顯示一實施例其中包含第一光源12a及第一光調變器14a之第一分支於一位置提供亮點20，於該位置第二光源12b及第二光調變器14b產生暗點22，但須瞭解另外第二分支可供應空間一致光而無暗點。於此種情況下，第一分支只增加來自第二分支之光。於亮點20之位置產生一暗點22具有下述優點：高於及低於環繞暗點該區之 強度的強度可供給光伏打電池，使其可能實現例如具有零空間平均之空間光變化。

於一實施例中，來自第二分支之光照具有空間幅員覆蓋一整個光伏打電池表面。於一實施例中，控制系統10可經組配以藉由使得只有第二空間光調變器環繞亮點20之位置部分供給光，且使得較遠離相對應於亮點20位置之其餘該等位置不供給或供給較少光強度而提供一部分亮野其係小於該整個光伏打電池表面。於本實施例中，當控制系統10使得亮點20之位置移動時，控制系統10較佳地經組配以沿該亮點移動該部分野。如此一方面使得可能環繞偏壓之亮點效應，及另一方面減低因亮點20所致之光電流與因光伏打電池之其餘區所致之光電流間之比。如此可改良信號對雜訊比。

於一實施例中，來自第二分支之光照具有空間幅員覆蓋小於一整個光伏打電池表面。於此種情況下，該裝置可裝配有一移動機構，經組配以座系統19及光照系統，故來自第二分支之部分光照野可於光伏打電池上方移動。

雖然圖2a、b顯示其中亮點20由第一分支提供之一實施例，但須瞭解另外控制系統10可經組配以提供其它形狀或大小之光照區。

圖3a、b例示第一及第二空間光調變器14a、b可於控制系統10之控制之下提供的其它光樣式。於本實施例中，探測區具有一線形式。於本實施例中，第一空間光調變器14a提供一樣式，具有在暗野之一亮線30位在光束組合 器16及成像光學18成像至探測區上之一位置。第二空間光調變器14b提供一樣式，具有在亮野之一暗線32位在光束組合器16及成像光學18成像至探測區上之一位置。亮野提供在線形探測區相對兩側上的背景區。

當光伏打電池含有線性結構，在交錯表面場與發射器條間之電極指或線性緣時，藉使用此種亮線30平行該線性結構定向可提高度量速度。取而代之使用一時間串列度量，具有亮點在沿該線性結構之不同位置，可使用單一亮線。於一實施例中，控制系統10可經組配以步進亮線30及暗線32於橫過該線之最長方向之一方向的位置，例如至光伏打電池上距一線性結構之不同距離。

圖4顯示用以測試光伏打電池之一裝置。該裝置係類似圖1之裝置，但一或多個光檢測器40係聯結成像光學18取向座系統19設置，因而捕集來自座系統19中之一光伏打電池之反射光。光檢測器40可設置安裝於一環例如環繞成像光學18之一透鏡開口，或設置於相對於成像光學18及/或在座系統19內之該光伏打電池上之位置的其它固定位置。用於不同波長成分之光檢測器40例如可組合濾鏡或光柵(圖中未顯示)使用以選擇用於不同光檢測器40之波長成分。一或多個光檢測器40之電氣輸出係耦接至控制系統10。

圖5顯示用以測試光伏打電池之一裝置。該裝置係類似圖4之裝置，但一光成像陣列50係設在光束組合器16之一輸出，其係經組配以將經由成像光學18接收自座系統19中之光伏打電池的光供給光成像陣列50。可使用具有分 散的用於不同波長成分之檢測器的一光成像陣列50。於一替代實施例中，可使用針對個別不同波長成分之陣列。

於操作中，控制系統10可使用光檢測器40及/或光成像陣列50，較佳地呈波長之一函數，應答於施加至一受試光伏打電池之光照而決定一反射係數R。由此反射係數，控制系統10可根據N=E/(1-R)，使用得自座系統19之信號所獲得的E電氣信號，計算針對反射標準化之標準化信號N。於一實施例中，E可為從電氣信號求出的電氣量子效率。

控制系統10可使用一校準係數，其將檢測得之反射強度I與反射係數R聯結。控制系統10可經組配以使用一已知反射係數進行得自一參考反射器之反射的校準度量以決定該校準係數。

控制系統10可經組配以藉由使得光只選擇性地施加至該位置，在該位置外部光伏打電池維持黑暗，而決定來自受試光伏打電池上之一選定位置的反射。另外，控制系統10可經組配以具有差異只在該位置之光照樣式，藉該等光照樣式間之強度差異標準化，從所得檢測得之反射強度RI1、RI2間之差RI1-RI2決定來自該擇定位置之反射。於一實施例中，控制系統10可經組配以，相對於用於電氣度量來自位在該光伏打電池上之一相對應位置的電氣電壓或電流的該大小，放大用於反射度量之亮點20或亮線30之大小(直徑或寬度)。如此提供改良之信號對雜訊比。於一實施例中，控制系統10可經組配以關閉反射度量期間之背景光。如此提供反射度量的改良之信號對雜訊比。

雖然已經顯示實施例其中兩個光源12a、b、一光束組合器16及由兩個空間光調變器14a、b組成之一可規劃空間光調變器系統用以在該光伏打電池之一表面上形成一樣式，但須瞭解其它組態亦屬可能。舉例言之，多於兩個光源12a、b，及/或多於兩個空間光調變器14a、b可用以在一受試光伏打電池上形成單一光照樣式。於另一個實施例中，來自一個光源之光可分裂成多個部分，選擇性地針對不同分裂部分使用不同光譜濾鏡及/或衰減器，或針對該等分裂部分中之一者使用一光譜濾鏡及/或衰減器，該等部分可透過不同空間光調變器並列地饋至該受試光伏打電池。此一光源可為用以生成光照樣式之唯一光源。但使用多個光源可提供更有彈性及更快速的可變光照，例如當該等光源之燈具係電氣控制時。

雖然已經描述具有二或多個空間光調變器之實施例，但須瞭解取而代之可只使用一個空間光調變器。於此種情況下，可實現有一陰影區之光照樣式。此點可用於多個測試。但不可能實現非多工樣式，其中影像區之不同部分具有不同光譜組成，及/或細微差異強度。使用二或多個空間光調變器以在影像區形成疊置影像，使其可能形成更徹底測試而無多工樣式。此點係組合一光源系統完成，該系統許可利用藉該等空間光調變器中之一者調變控制用以在影像區形成影像的該部分之光，而與藉空間光調變器所調變之該光之部分獨立無關。

於另一個實施例中，該可規劃空間光調變器系統 可包含只針對該等分裂部分中之一者或只針對多個光源中之一者之一空間光調變器，來自其它部分或其它光源之光可未經空間調變而發送至該光伏打電池。但如此使得其不可能提供與使用該單一空間光調變器所產生的亮點、亮線或其它樣式相對應的一可控制式「電洞」。

雖然已經描述實施例其中測試單一光伏打電池，但須瞭解另可測試包含一陣列之此種光伏打電池之一太陽能面板。於此種情況下，裝置可用以模擬例如陰影之效應。於本實施例中，控制系統可經組配以使得該等光樣式定義模擬日照部分之具有相對高強度之一亮區及一相對較暗的陰影區，較佳地兩者具有可調式光性質。

當測試於一陣列之此種電池中之一目標光伏打電池時，串聯電池可用於該陣列。此點表示若想分析目標電池之電流響應，則此電流可由串聯的任何電池限制。期望避免此種電流限制。此點例如可藉將非目標電池維持於暗處實現。於一替代實施例中，該等空間光調變器係經控制以投射背景光於全部非目標電池上，及投射探測光於目標電池上。投射探測光可覆蓋重合整個目標電池的一區。另外，若要求度量目標電池之空間效能，則投射探測光可只覆蓋部分目標電池。目標電池之探測光可為白光或期望的光譜獲得此一電池之實體資訊。

測試太陽能電池之一總成之方法係描述於一文名稱「結晶矽模組之熱點測試」，作者John Wohlgemuth等人。如此可使該總成短路及轉而陰暗各個電池，以便選擇 當陰暗時獲得短路電流之最大減少的電池。於一實施例中，該電池之陰影區減少，及針對一串列不同陰影區度量電流以決定最惡劣狀況。習知地，選擇性陰影包含放置遮光屏於電池上方。於本發明之一實施例中，本測試中之陰影係藉使用一空間光調變器投射一影像至該總成中之該等電池上替代，該影像包含在單一電池位置之一較暗部分及在總成中之其餘電池位置的一較亮部分。於一串列步驟中，不同電池可藉此方式連續地挑出。於另一個實施例中，不同組電池而非不同電池可連續地挑出。於又一實施例中，使用第二空間光調變器以定義下述樣式，比較由第一空間光調變器用於其餘電池光性質使用具有不同光性質之光，只光照此種單一電池或單組電池，光可投射至單一電池或單組電池上。

雖然為了此項目的可使用具有兩個空間光調變器之一系統，但須瞭解在一光伏打電池總成之測試期間，具有單一空間光調變器之系統可足夠替代陰影。

投射探測光給電池之樣式的調適例如可用於測試單塊製造的薄膜光伏模組，例如，有機光伏、薄膜矽、CI(G)S及CdTe。已知藉沈積薄層形成此等模組，該等薄層一起組成pn-接面，模組中之電池係在沈積過程之後藉隔離電池及藉實現相鄰電池之p-層與n-層的互連而予形成，及反之亦然。藉使用具有提供調適光樣式的空間光調變器之一裝置，及控制該等空間光調變器以匹配在模組內形成的電池，容易進行在單塊式製造的薄膜光伏模組中個別電池之 測試。

10‧‧‧控制系統

12a-b‧‧‧第一及第二光源

14a-b‧‧‧第一及第二空間光調變器

16‧‧‧光束組合器

18‧‧‧成像光學

19‧‧‧座系統

Claims (20)

1. 一種用於測試一光伏打電池之系統，該系統包含-用以支持該光伏打電池或包含該光伏打電池之一總成之一座系統，該座系統包含經配置以從該光伏打電池獲得一電子信號之電極；-一光源系統，經組配以使得至少產生具有地面日光之一光譜組成的光；-用以在包含針對該座系統中之該光伏打電池之一位置的一影像區空間調變來自該光源系統之光的一第一空間光調變器，該第一空間光調變器包含像素調變器之一二維陣列，其中-各個像素調變器係經組配以藉調變來自該光源系統之光，針對於一影像區中之一個別位置至少在產生一相對較高及較低強度之光間切換，全部像素調變器之具有該較高強度之調變光具有一相同光譜組成，該空間光調變器具有一控制輸入用以呈位置之一函數而控制該切換；-成像光學經組配以投射由該第一空間光調變器界定的一空間光樣式至該影像區上；-耦接至該第一空間光調變器之該控制輸入及該座系統之一輸出的一控制系統，該控制系統經組配以控制藉該第一空間光調變器之空間調變及當施加該空間調變時收集來自該座系統之該電子信號。
2. 如請求項1之系統，其中-該光源系統具有一控制輸入用以與該光源系統之該光之一第一及一第二部分中之至少一者至少部分獨立無關地，控制該第一及第二部分中之該另一者的一光譜組成及/或強度；-該第一空間光調變器係經組配以空間調變於該影像區之該光之該第一部分；-包含像素調變器之一額外二維陣列之一第二空間光調變器，經組配以空間調變於該影像區之該光之該第二部分，該第二空間光調變器具有耦接至該控制系統之一控制輸入用以控制該光之該第二部分之調變；-該等成像光學係經組配以投射由彼此重疊的該第一及第二空間光調變器界定的空間光樣式至一該影像區上；-該控制系統係耦接至該光源系統之該控制輸入，該控制系統經組配以控制該光之該等第一及第二部分中之該至少一者的該光譜組成。
3. 如請求項2之系統，其中該光源系統係經組配以，在來自該光源系統之該控制輸入之控制之下，許可該光之該第一及第二部分中之該至少一者的該光譜組成於包括該光之該第一及第二部分中之該另一者的一光譜組成之一光譜組成範圍改變。
4. 如請求項2或3中任一項之系統，其中該光源系統係經組配以許可該光之該第一及第二部分中之該至少一者的 該光譜組成於包括於該地球表面之日光之一光譜組成的一光譜組成範圍改變。
5. 如請求項1至3中任一項之系統，其中該控制系統係經組配以使得該光源系統透過該第二空間光調變器施加時間調變給供應該光伏打電池之該光，及度量同步至該時間調變之該電流及/或電壓。
6. 如請求項1至3中任一項之系統，其中該控制系統係經組配以使得該第一及第二空間調變器分別地提供光於該光伏打電池上之一探測區及一背景區，該背景區之部分係位在該探測區之相互相對側。
7. 如請求項1至3中任一項之系統，其中該光源系統包含一第一及第二光源，來自該光源之該光之該第一及第二部分分別地係由該第一及第二光源產生，該第一及第二空間光調變器係位在該影像區分別地與該第一及第二光源間之光徑內。
8. 如請求項1至3中任一項之系統，其中該光源系統包含一光源及位在該光源與該影像區間之一光徑內的一可控制光譜濾鏡，該定位的可控制光譜濾鏡係在該可控制光譜濾鏡前方或後方串接該可控制光譜濾鏡而定位在該光徑內。
9. 如請求項1至3中任一項之系統，其包含一光感測器具有耦接至該控制系統之一輸出及經組配以感測從該光伏打電池反射光之一性質。
10. 如請求項1至3中任一項之系統，其中該空間光調變器包 含可控制反射鏡之一二維陣列。
11. 如請求項1至3中任一項之系統，其中該空間光調變器包含液晶光調變胞元之一二維陣列。
12. 一種測試一光伏打電池之方法，使用一光源系統及一第一空間光調變器用以於包含該光伏打電池之一表面之一影像區空間調變來自該光源系統之光，該第一空間光調變器包含像素調變器之一二維陣列，該像素調變器係經組配以藉調變來自該光源系統之光針對於一影像區中之一個別位置至少在產生於一相對較高及較低強度之光間切換，全部像素調變器之具有較高強度之該調變光具有一相同光譜組成，該方法包含-透過該第一空間光調變器投射一空間光樣式至包含該光伏打電池之一表面之一影像區上，-控制該第一空間光調變器以至少部分地界定該空間光樣式之一空間結構；-當光係以該空間光樣式投射時，取決於在該光伏打電池之端子所產生的一電流及/或電壓度量一信號。
13. 如請求項12之方法，使用包含像素調變器之一額外二維陣列的一第二空間光調變器，該方法包含-分別地透過該第一及第二空間光調變器投射疊置第一及第二空間光樣式至該光伏打電池之一表面上，該等第一及第二空間光樣式分別地包含來自該光源系統之光之一第一及第二部分；-控制該光源系統以與該光之該第一及第二部分中 之至少一者相異地設定該第一及第二部分中之另一者之光性質；-控制該第一及第二空間光調變器以界定該等第一及第二空間光樣式之一空間結構，該等第一及第二光樣式分別包含一背景區及一探測區，該背景區包含在該探測區之交互相對側上的至少區部分，該探測區之至少一位置及/或大小及/或形狀係使用該第二空間光調變器界定；-當光係以該等空間光樣式投射時，取決於在該光伏打電池之端子產生的一電流及/或電壓度量一信號。
14. 如請求項13之方法，其包含控制該光源系統以改變該光之該第二部分之一強度及/或光譜組成，及當該光源系統係經控制以供應具有不同強度及/或光譜組成之光時，分別地度量於該光伏打電池之端子所產生的該電流及/或電壓之個別值。
15. 如請求項13至14中任一項之方法，該方法包含-控制該第二空間光調變器以將來自該光源系統之該光選擇性地傳送至該探測區；-控制該第一空間光調變器以將光選擇性地傳送至該背景區。
16. 如請求項15之方法，該方法包含控制該第二空間光調變器以於含該樣式之含有該探測區之該部分選擇性地提供該光之該第二部分，及控制該第一空間光調變器以於該背景區提供一第一光強度程度及於該探測區提供無 光強度或與該第一光強度程度不同之一第二光強度程度，該第二光強度程度較佳地係低於該探測區中之該第一光強度程度。
17. 如請求項13至14中任一項之方法，該方法包含施用該光之該第二部分之該等光性質之時間調變，及度量與該時間調變同步之該電流及/或電壓。
18. 如請求項13至14中任一項之方法，其包含從至少兩個不同形狀選擇該探測區之一形狀，該空間光調變器係經控制以在該光伏打電池上生成具有不同形狀的該探測區間切換。
19. 如請求項13至14中任一項之方法，其中該探測區為並列該光伏打電池之一線性結構定向之一線形區。
20. 如請求項13至14中任一項之方法，該包含控制該第一及第二空間光調變器以步進該探測區之一位置通過在該光伏打電池上之一串列之位置。