WO2013011008A1 - Device and method for generating a homogeneously illuminated surface - Google Patents

Device and method for generating a homogeneously illuminated surface Download PDF

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WO2013011008A1
WO2013011008A1 PCT/EP2012/063961 EP2012063961W WO2013011008A1 WO 2013011008 A1 WO2013011008 A1 WO 2013011008A1 EP 2012063961 W EP2012063961 W EP 2012063961W WO 2013011008 A1 WO2013011008 A1 WO 2013011008A1
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radiation
matrix
intensity
radiation source
power
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PCT/EP2012/063961
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Jörn Suthues
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Wavelabs Solar Metrology Systems Gmbh
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    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
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    • G01J2001/4247Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors for testing lamps or other light sources

Definitions

  • the present invention relates to a device for generating a homogeneously illuminated surface, comprising a radiation source for generating a radiation and a matrix on which the radiation is projected. It also relates to a corresponding method wherein radiation generated by a radiation source is projected onto a matrix.
  • the solar simulator known, which allows an accurate simulation of solar spectra.
  • the solar simulator comprises a radiation source with sufficient specific radiation, an allochromator with spectral template, a measuring space for the solar cell to be measured, an electronic measuring device, and one or more movable mirrors arranged side by side, wherein the position of the mirror depending on location in the further exploited the required disperse radiation fraction Beam path reflected.
  • a spectral irradiance is adjusted so that it corresponds to a reference spectrum, in particular the solar spectrum.
  • a spectral sensitivity of an irradiated solar cell can be measured, e.g. with one or more pn junctions.
  • a device for generating a homogeneously illuminated surface comprising a radiation source for generating radiation and a matrix onto which the radiation is projected, the following means are provided: a measuring device for measuring a Intensity distribution of the radiation on the surface, an evaluation unit for determining inhomogeneities in the intensity distribution of the radiation on the surface, and a
  • Control unit for driving and adjusting the matrix if the inhomogeneities exceed a predetermined threshold.
  • the intensity distribution of the radiation denotes the distribution of the light intensity on the surface, i. It indicates how many photons per unit of time hit which area of the surface.
  • the illumination in the device according to the invention can also be optimized over a longer period of time, so that the radiation homogeneity over the illuminated surface is constant for as long as possible.
  • the device is therefore optimal for the measurement of solar cells, e.g. For
  • Photovoltaic or solar thermal suitable. It can also be used wherever homogeneous lighting is required according to a standard, e.g. in photography or medical engineering.
  • the device is preferably suitable for monitoring the quality of solar cells, wherein the solar cell represents the illuminated surface.
  • the measurement accuracy can be increased with high homogeneity of the radiation.
  • Another advantage of the invention is that any free forms can be illuminated, i. it can be e.g. to simulate real conditions in connection with the solar cell measurement, such as a shading of the solar cell by a resting sheet.
  • the matrix may preferably comprise a plurality of independently controllable elements whose reflection and / or transmission properties are adjustable.
  • the individual elements can either completely reflect or transmit the radiation of the light source, but also only partially reflect or transmit.
  • the matrix can be for example a mirror array or a liquid crystal display matrix (also called LCD (Liquid Crystal Display) matrix).
  • the mirror array is preferably used when the radiation from matrix is to be reflected onto the surface.
  • the matrix is continuously adaptable during operation, it may open
  • a semi-transparent mirror for coupling out the radiation may be provided for continuous measurement of the inhomogeneities during operation.
  • the intensity distribution of the radiation is not measured directly on the illuminated surface, but on a reference surface.
  • Radiation intensity e.g. due to altered power of the radiation source, even during operation, e.g. when testing solar cells, measured in parallel and the matrix adjusted accordingly, without the operation being disturbed.
  • a white area may be used to control the homogeneity between the illumination of two areas, e.g. illuminated two solar cells and these are measured.
  • the radiation spectrum of the radiation source preferably corresponds to the solar spectrum.
  • a radiation source can be, for example, a white light source with a spectral filter wheel, wherein a spectrum can be generated by rotation of the filter wheel, which corresponds to the solar spectrum.
  • the measuring device may be designed to continuously measure a power of the radiation source and the control unit to readjust the power.
  • the inhomogeneities in the intensity distribution in addition to matching over the matrix, can also be corrected by changing the power of the radiation source. This is particularly advantageous when the radiation source ages and up-regulated must become.
  • a spectral distribution of the radiation on the surface could also be measured with the measuring device, for example, integrally or randomly or spatially resolved. If necessary, then an adaptation of the radiation, for example by adjusting the filter rotation, be made so that the solar spectrum is achieved.
  • the measuring device has an intensity-calibrated spectrometer and / or a separate photodiode in order to be able to determine the power of the radiation source via the intensity of the radiation generated. This can be done selectively or continuously.
  • the photodiode is used to a photodiode whose dependence of the current-voltage characteristic of the irradiated intensity is known.
  • the intensity-calibrated spectrometer allows the correction of the intensity of individual spectral ranges.
  • the measuring device may be a single movable photodiode or a plurality, e.g. comprise photodiodes arranged in rows. For example, a can also
  • one-dimensional line detector can be provided, in which a single row
  • the measuring device is designed as a two-dimensional matrix detector which can detect the entire surface to be measured or only a part thereof, and then moved across the surface in an arbitrary, predetermined manner for measuring the intensity distribution.
  • the measuring device may i.a. be designed as a CCD or CMOS detector, e.g. designed as a camera with which the surface can be displayed homogeneously.
  • a digital resolution of such a CCD detector or CMOS detector or a digital camera with such a CCD detector or CMOS detector in which the surface can be displayed homogeneously is advantageously e.g. between 0.5 and 1 megapixel.
  • the predetermined threshold for inhomogeneity is ⁇ 5%, more preferably ⁇ 2%, of a setpoint.
  • the setpoint is generally determined by a standard which is e.g. used for testing solar cells (IEC 60904-9)
  • the object is also achieved by a method for generating a homogeneously illuminated surface, wherein radiation generated by a radiation source is projected onto a matrix. It is provided that with a measuring device a Intensity distribution of the radiation incident on the surface of the matrix is measured that inhomogeneities in the intensity distribution are determined with an evaluation unit, and that the matrix is controlled and adjusted by a control unit, when the inhomogeneities exceed a predetermined threshold.
  • the advantage of the method according to the invention over known methods is that the ranges in which the intensity is lower or higher than desired can be determined by the evaluation of the intensity distribution of the radiation, and a direct adaptation of the intensity to this area is carried out by targeted control of the matrix can be. In this way, the process is independent of aging of certain components of the system, e.g. the radiation source, since the adjustments based on the intensity distributions measured on the surface
  • the intensity of the generated radiation is measured, from the measured intensity the power of the radiation source is determined, which is compared with a desired value, and the power of the radiation source is regulated such that the difference between the determined power and the desired value becomes smaller.
  • the power is preferably adjusted in such a way that the deviation from the intensity setpoint approaches zero as quickly as possible or, as far as possible, at the next repetition of the intensity measurement.
  • an intensity minimum is determined from the radiation distribution and there is a local deviation of the radiation intensity on the surface of the
  • Actuator signal to the matrix used. From the local deviation it can be deduced how the matrix has to be adapted, e.g. by changing the reflectance or transmittance. Thus, the respective matrix elements which illuminate regions on the surface in which there is a greater deviation between the intensity minimum and the local intensity can be dimmed.
  • the matrix is preferably adjusted so that the local deviation to the intensity minimum is at most 5%, preferably at most 2%.
  • the intensity minimum is preferably compared with a desired value for the intensity and the power of the radiation source for increasing the total radiation intensity is increased when the intensity minimum is below the desired value. In this way, the Adjust radiation intensity on the surface to a value that can be used to obtain representative test results.
  • a defocussing lens may be placed between the matrix and the surface.
  • the correction function which additionally takes into account the defocusing effect, may optionally be adjusted to calculate which matrix element is to be changed as to obtain the desired local intensity in the illuminated area.
  • Transmission properties can be controlled, can be accurately determined from the local deviation, which element must be controlled to adjust the radiation intensity by changing the reflection or transmittance.
  • the matrix and / or the power of the radiation source are continuously adjusted during operation in order to achieve a stable as possible homogeneity.
  • the radiation is coupled out with a semitransparent mirror so that the measurement is not homogeneous
  • Figure 1 is a schematic representation of a device according to
  • Figure 2 is a schematic representation of a device according to
  • Figure 3 is a schematic representation of a device according to
  • Figure 4 is a schematic representation of a device according to a third
  • Figure 5 is a schematic representation of the method according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 6 is a schematic representation of the method according to a second
  • Figure 7 is a schematic representation of the method according to a third
  • Embodiment of the invention. 1 is a schematic representation of a device 10 for generating a homogeneously illuminated surface 12, for example a solar cell or a
  • the device comprises a radiation source 14 for generating a radiation 16, which is shown here simplified by a beam path. Furthermore, the device 10 comprises a matrix 18 onto which the radiation 16 is projected. Between the radiation source 14 and the matrix 18, an optical system 20 for focusing the radiation 16 on the matrix 18 is arranged. In a beam path of the radiation 16 transmitted through the matrix 18, a further optical system 22 is initially arranged, which images the radiation 16 transmitted through the matrix 18 onto the surface 12 provided for illumination.
  • a measuring device 24 e.g. a CCD sensor or a single movable photodiode connected to one
  • Intensity distribution of the impacted on the surface 12 radiation 16 is measured.
  • the measurements are sent to an evaluation unit, e.g. a computer 26, which determines inhomogeneities in the intensity distribution of the radiation 16 on the surface 12.
  • a control unit 28 is connected to the computer 26 and controls the matrix 18 with a corresponding drive signal, so that on the basis of the determined inhomogeneities an adaptation of the matrix 18 is made when the
  • the control unit 28 may also be designed as part of the computer 26.
  • the measuring device 24 can also measure a power of the radiation source 14 and evaluate it with the computer 26 so that optionally, for example in the case of inhomogeneities which are additionally influenced by aging of the radiation source 14, an adaptation of the power of the radiation source 14 via a second control unit 30 can be.
  • the control units 28, 30 may also be a single device, which both the matrix 18 and the radiation source 14 drives.
  • Radiation source power corresponds, and their deviation from a desired intensity value or equivalent target power value, the power of the radiation source 14 can be readjusted via the control unit 30 such that the deviation from the desired value is as low as possible.
  • the matrix 18 is an LCD matrix which consists of segments which can independently change their brightness. For this, the segments are irradiated with unpolarized light and hit one
  • Polarizing filter that polarizes the radiation. With electrical voltage in each segment, an alignment of the liquid crystals is controlled to hit the polarized light. This makes it possible to change the transmissivity for the polarized light.
  • a mirror array e.g. A "Digital Micromirror Device” (DMD)
  • DMD Digital Micromirror Device
  • Each micromirror of such a mirror array can be individually adjusted in its angle and usually has two stable end states, between which it can change up to 5000 times within one second
  • the DMD can be located in a Digital Light Processing (DLP) projector.
  • DLP Digital Light Processing
  • the matrix 18 may also be used as an optical switch to, for example, etch the radiation source 14 in steady light but to illuminate the area 12 only for a certain time interval, eg 10 ms. Furthermore, by adapting the matrix 18, an arbitrary shape can be generated on the surface 12. That is, it is not necessary to illuminate the entire surface 12, but it is also possible to illuminate a part of the surface 12, and this illuminated part can take any shape, such as circle, rectangle, oval or any other shapes. It can also be two, three or more areas of any Form be lit at the same time. This is achieved by switching on or off individual matrix elements.
  • a radiation source 14 for the testing of solar cells is preferably a radiation source 14, the spectral range of which is as similar as possible to the sun.
  • the spectrum should be the
  • Standard spectrum AM1 5 adapted and have a radiation power of 1000 W / m 2 .
  • a coupling of the radiation source 14 can also be carried out by a light guide or mixing rod, for example made of glass fiber, and be projected by this onto the matrix 18.
  • a prism arrangement is conceivable, is combined with the differently colored radiation to form a beam before it enters the mixing rod.
  • Other optical elements which may alternatively or additionally be arranged in the beam path are, for example, mirrors and filters.
  • FIGS. 2, 3 and 4 show further exemplary embodiments of the device according to the invention. For each corresponding components, the same reference numerals have been used.
  • Figure 2 is a corresponding to Figure 1 device 32 according to a
  • Embodiment of the invention shown in which case a matrix 34 is used, which reflects the radiation on the surface 12 instead of transmitting.
  • a matrix 34 which reflects the radiation on the surface 12 instead of transmitting.
  • the above-mentioned mirror array can be used for such a matrix 34.
  • Figure 3 shows another example of a device 36 according to the invention, in which the measuring device comprises a CCD detector 38, e.g. is designed as a digital camera, which detects the radiation on the surface 12 homogeneous.
  • the image of the CCD detector 38 is evaluated to determine the inhomogeneities in the computer 26, which then controls the matrix 34 for adaptation via the control unit 28.
  • Control units 28, 30 are formed as part of the computer 26. As in Figure 2, this device 36 is constructed in reflection, an alternative embodiment in transmission would also be conceivable.
  • the CCD detector 38 preferably has a digital one
  • a further device 40 is shown as an embodiment of the invention, in which between the radiation source 14, which in this embodiment as
  • White light source is formed, and the matrix 34 in addition to the optics 20 is still a filter wheel 42 is arranged.
  • This filter wheel 42 allows rotation of a generation of any spectrum, which then hits the matrix 34.
  • spectra are generated which correspond as closely as possible to the solar spectrum.
  • the filter wheel 42 may have, for example, a wavelength range of 300 nm to 1200 nm.
  • a rotational frequency of the filter wheel 42 must be a multiple of a response time of a solar cell when such is used as the surface 12 to be illuminated.
  • inhomogeneities of the radiation intensity on the surface 12 can be adjusted by measuring the surface 12 once over the matrix 18, 34.
  • device 40 in Figure 4 is particularly suitable for making continuous measurements of the radiation intensity.
  • the device 40 in FIG. 4 comprises a semitransparent mirror 44 which lies in the beam path between the matrix 34 and the illuminated surface 12. With the help of this mirror 44, the radiation
  • the homogeneity distribution of the radiation on the mirror 44 corresponds to the homogeneity distribution on the illuminated surface 12 and can therefore serve as a reference for driving the individual matrix elements in order to respectively vary the radiation intensity and to set the desired radiation intensity.
  • the power of the radiation source 14 can also be detected by the measuring device 38, for example with the aid of an intensity-calibrated photodiode or an intensity-calibrated one
  • Spectrometer and depending on the values measured on the mirror 44, e.g. also in combination with the matrix 18, 34, adapted to change the radiation intensity, also continuously. In this way, inhomogeneities of the radiation may also occur during operation and without the operation, e.g. Quality measurements
  • this device 40 is arranged in reflection, but is also suitable for a construction in transmission.
  • the measuring device 24, 38 can also be designed such that they are sampled and / or spatially resolved and / or continuously during operation the spectral
  • Distribution of the radiation 16 measures so that it is also possible, e.g. by feedback to the control unit 30 of the radiation source 14 to make changes to the radiation source 14 with respect to the spectral distribution.
  • the measuring device 24, 38 may be designed such that it detects a total intensity of the radiation 16 on the surface 12.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a first embodiment 46 of FIG.
  • a first step 48 the intensity distribution of the radiation impinging on a surface from the matrix 18, 34 is measured with the measuring device 24, 38.
  • the absolute intensity minimum is determined from the intensity distribution.
  • the local deviation of the intensity distribution from the intensity minimum is determined for at least one surface area. Areas where the local deviation is greater than a setpoint, e.g. 2% of the intensity minimum, is shaded, i. in a fourth step 54, the matrix is adjusted so that the corresponding areas are less heavily illuminated, e.g. by changing an angle of the individual mirrors of a mirror array or by changing the orientation of the liquid crystals in individual
  • the intensity minimum can also be determined and the total radiation intensity can then be increased until the intensity minimum reaches a predetermined value, e.g. 1000 W, is set. Then, an intensity maximum can be attenuated until the inhomogeneity of the radiation intensity is at most 5%, preferably at a maximum of 2%.
  • FIG. 6 schematically shows a further embodiment 56 of the method for generating the homogeneously illuminated surface.
  • the first two steps correspond to the embodiment shown in FIG.
  • a third step 58 the absolute intensity minimum is compared with a target value for the radiation intensity on the surface. If the intensity minimum undershoots this setpoint value, the power of the radiation source is increased in a fourth step 60, so that the overall radiation intensity on the surface is higher by a predetermined value.
  • one fifth step 62 determines the local deviation of the intensity distribution from the intensity minimum increased by the predetermined value.
  • the matrix is adjusted accordingly in a sixth step 64, so that the corresponding areas are less strongly illuminated, for example by changing an angle of the individual mirrors a mirror array or by changing the orientation of the
  • Liquid crystals in individual segments of an LCD matrix are easily turned on and off individual mirrors of a mirror array or individual segments of an LCD matrix, e.g. in 0.2 ms cycle the intensity of the radiation on the surface can be damped. In general, one can assume that the whole
  • the intensity distribution shifts upwards by a predetermined value when the power source of the radiation source is increased, so that the step 62 can also be performed before the steps 58, 60. It may be useful to increase the accuracy in the adjustment of homogeneity to measure the intensity distribution again before determining the local deviations (step 62). A further increase in accuracy can be achieved if the intensity minimum is subsequently also redetermined.
  • the power of the radiation source is determined from one or more intensity values (step 68). This is compared with a desired value (step 70) and, if appropriate, the power of the radiation source adapted (step 72) to reach the desired power and the matrix adapted (step 64) to correct the intensity distribution if necessary. Is the power by means of a
  • any free forms can be illuminated, which need not necessarily be geometric, but also can emulate, for example, actually occurring in nature shading, as they regularly occur during operation of solar cells, eg by striking foliage. It also can if necessary Different gradations of shading or lighting can be realized, for example, gray levels are generated.

Abstract

The invention relates to a device (10, 32, 36, 40) for generating a homogeneously illuminated surface (12), said device comprising a radiation source (14) for generating radiation (16), a matrix (18, 34), onto which the radiation (16) is projected, a measuring device (24, 38) for measuring the intensity distribution of the radiation across the surface (12), an evaluation unit (26) for determining inhomogeneities in the intensity distribution of the radiation (16) across the surface (12), and a control unit (28) for controlling and adapting the matrix (18, 34) if the inhomogeneities exceed a pre-defined threshold value.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR GENERIERUNG EINER HOMOGEN AUSGELEUCHTETEN FLÄCHE  DEVICE AND METHOD FOR GENERATING A HOMOGENEOUS LIGHT AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Generierung einer homogen ausgeleuchteten Fläche, umfassend eine Strahlungsquelle zur Erzeugung einer Strahlung und eine Matrix, auf die die Strahlung projiziert wird. Sie bezieht sich auch auf ein korrespondierendes Verfahren, wobei mit einer Strahlungsquelle erzeugte Strahlung auf eine Matrix projiziert wird. The present invention relates to a device for generating a homogeneously illuminated surface, comprising a radiation source for generating a radiation and a matrix on which the radiation is projected. It also relates to a corresponding method wherein radiation generated by a radiation source is projected onto a matrix.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind allgemein bekannt. Sie werden beispielsweise für die Vermessung von Solarzellen genutzt. Aus der DE 10 2005 063 373 A1 ist ein Such devices and methods are well known. They are used, for example, for the measurement of solar cells. From DE 10 2005 063 373 A1 is a
Sonnensimulator bekannt, welcher eine exakte Nachbildung von solaren Spektren ermöglicht. Der Sonnensimulator umfasst eine Strahlungsquelle mit hinreichender spezifischer Ausstrahlung, einen Allochromator mit Spektralschablone, einen Messraum für die zu vermessende Solarzelle, ein elektronisches Messgerät, und einen oder mehrere bewegliche nebeneinander angeordnete Spiegel, wobei ortsabhängig die Stellung des Spiegels den geforderten dispersen Strahlungsanteil in den weiter verwerteten Strahlengang reflektiert. Mit diesem Sonnensimulator wird eine spektrale Bestrahlungsstärke angepasst, so dass sie einem Referenzspektrum, insbesondere dem Sonnenspektrum entspricht. Dabei kann gleichzeitig eine spektrale Empfindlichkeit einer bestrahlten Solarzelle gemessen werden, z.B. mit einem oder mehreren pn-Übergängen. Solar simulator known, which allows an accurate simulation of solar spectra. The solar simulator comprises a radiation source with sufficient specific radiation, an allochromator with spectral template, a measuring space for the solar cell to be measured, an electronic measuring device, and one or more movable mirrors arranged side by side, wherein the position of the mirror depending on location in the further exploited the required disperse radiation fraction Beam path reflected. With this solar simulator, a spectral irradiance is adjusted so that it corresponds to a reference spectrum, in particular the solar spectrum. At the same time, a spectral sensitivity of an irradiated solar cell can be measured, e.g. with one or more pn junctions.
Durch die bekannten Vorrichtungen können Inhomogenitäten auf einer beleuchteten Fläche nur bedingt behoben werden, da sich z.B. durch Alterung der Lichtquelle die Due to the known devices, inhomogeneities on an illuminated surface can only be remedied to a limited extent since, e.g. by aging the light source the
Strahlungscharakteristik kontinuierlich ändert. Radiation characteristic changes continuously.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit der bzw. mit dem eine Fläche auf einfache Weise dauerhaft ausgeleuchtet werden kann. It is an object of the present invention to provide a device and a method with which a surface can be permanently illuminated in a simple manner.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Danach sind bei einer Vorrichtung zur Generierung einer homogen ausgeleuchteten Fläche, umfassend eine Strahlungsquelle zur Erzeugung einer Strahlung und eine Matrix, auf die die Strahlung projiziert wird, folgende Mittel vorgesehen: eine Messvorrichtung zum Messen einer Intensitätsverteilung der Strahlung auf der Fläche, eine Auswerteeinheit zum Ermitteln von Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung der Strahlung auf der Fläche, und eine This object is achieved by a device according to claim 1. Thereafter, in a device for generating a homogeneously illuminated surface, comprising a radiation source for generating radiation and a matrix onto which the radiation is projected, the following means are provided: a measuring device for measuring a Intensity distribution of the radiation on the surface, an evaluation unit for determining inhomogeneities in the intensity distribution of the radiation on the surface, and a
Steuereinheit zum Ansteuern und Anpassen der Matrix, wenn die Inhomogenitäten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. Control unit for driving and adjusting the matrix if the inhomogeneities exceed a predetermined threshold.
Die Intensitätsverteilung der Strahlung bezeichnet die Verteilung der Lichtintensität auf der Fläche, d.h. sie gibt an, wie viele Photonen pro Zeiteinheit in welchem Bereich der Fläche auftreffen. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Homogenität der Beleuchtung auf derThe intensity distribution of the radiation denotes the distribution of the light intensity on the surface, i. It indicates how many photons per unit of time hit which area of the surface. An advantage of the invention is that the homogeneity of the illumination on the
Fläche nicht abhängig von einer Veränderung der Vorrichtung ist, z.B. einer Alterung oder Austausch der Strahlungsquelle, durch die sich die Strahlungscharakteristik kontinuierlich verändert, und dass lange Strahlungswege, Linsenarrays oder optische Filter, mit denen die Divergenz der Strahlung und dadurch entstandene Inhomogenitäten der Strahlung auf einer Fläche korrigiert werden können, nicht benötigt werden. Somit kann die Beleuchtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch über einen längeren Zeitraum optimiert werden, so dass die Strahlungshomogenität über die ausgeleuchtete Fläche möglichst lange konstant ist. Die Vorrichtung ist daher optimal für die Vermessung von Solarzellen, z.B. für Surface is not dependent on a change in the device, e.g. aging or replacement of the radiation source, which continuously changes the radiation pattern, and that long radiation paths, lens arrays or optical filters which can correct the divergence of the radiation and the resulting inhomogeneities of the radiation on a surface are not required. Thus, the illumination in the device according to the invention can also be optimized over a longer period of time, so that the radiation homogeneity over the illuminated surface is constant for as long as possible. The device is therefore optimal for the measurement of solar cells, e.g. For
Photovoltaik oder Solarthermie, geeignet. Sie kann außerdem überall dort eingesetzt werden, wo gemäß einer Norm eine homogene Beleuchtung verlangt wird, z.B. in der Fotographie oder in der Medizintechnik. Photovoltaic or solar thermal, suitable. It can also be used wherever homogeneous lighting is required according to a standard, e.g. in photography or medical engineering.
Die Vorrichtung eignet sich bevorzugt zur Qualitätsüberwachung von Solarzellen, wobei die Solarzelle die ausgeleuchtete Fläche darstellt. Bei der Qualitätsprüfung von Solarzellen kann die Messgenauigkeit bei hoher Homogenität der Ausstrahlung erhöht werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sich beliebige Freiformen ausleuchten lassen, d.h. es lassen sich z.B. in Zusammenhang mit der Solarzellenvermessung reale Bedingungen nachbilden, wie beispielsweise eine Verschattung der Solarzelle durch ein aufliegendes Blatt. The device is preferably suitable for monitoring the quality of solar cells, wherein the solar cell represents the illuminated surface. In the quality testing of solar cells, the measurement accuracy can be increased with high homogeneity of the radiation. Another advantage of the invention is that any free forms can be illuminated, i. it can be e.g. to simulate real conditions in connection with the solar cell measurement, such as a shading of the solar cell by a resting sheet.
Die Matrix kann bevorzugt eine Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Elementen umfassen, deren Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften einstellbar sind. So können die einzelnen Elemente die Strahlung der Lichtquelle wahlweise komplett reflektieren oder transmittieren, aber auch nur teilweise reflektieren bzw. transmittieren. Man spricht in diesem Zusammenhang auch davon, dass die einzelnen Elemente eingeschaltet, ausgeschaltet oder gedimmt werden, je nachdem, wie sie die Strahlung von der The matrix may preferably comprise a plurality of independently controllable elements whose reflection and / or transmission properties are adjustable. Thus, the individual elements can either completely reflect or transmit the radiation of the light source, but also only partially reflect or transmit. One speaks in this connection also of the fact that the individual elements are switched on, be switched off or dimmed, depending on how the radiation from the
Strahlungsquelle reflektieren bzw. transmittieren. Reflect radiation source.
Die Matrix kann beispielsweise ein Spiegelarray oder eine Flüssigkristallanzeige-Matrix (auch LCD (Liquid crystal display)-Matrix genannt) sein. Das Spiegelarray wird bevorzugt eingesetzt, wenn die Strahlung von Matrix auf die Fläche reflektiert werden soll. The matrix can be for example a mirror array or a liquid crystal display matrix (also called LCD (Liquid Crystal Display) matrix). The mirror array is preferably used when the radiation from matrix is to be reflected onto the surface.
Wenn die Matrix kontinuierlich während des Betriebs anpassbar ist, kann auf If the matrix is continuously adaptable during operation, it may open
Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung zeitnah reagiert werden. Solche während des Betriebs entstehenden Inhomogenitäten können beispielsweise auf eine Alterung derInhomogeneities in the intensity distribution are promptly reacted. Such inhomogeneities arising during operation can be attributed, for example, to aging of the
Lichtquelle zurückzuführen sein, die auf diese Weise berücksichtigt werden können. Ferner können bei Bedarf auch nur bestimmte Teilbereiche beliebiger Form homogen Be attributable to light source, which can be considered in this way. Furthermore, if necessary, only certain subregions of any shape can be homogeneous
ausgeleuchtet werden. Optional kann ein semitransparenter Spiegel zum Auskoppeln der Strahlung für eine kontinuierliche Messung der Inhomogenitäten während des Betriebs vorgesehen sein. Dadurch wird die Intensitätsverteilung der Strahlung nicht direkt an der beleuchteten Fläche gemessen, sondern an einer Referenzfläche. Somit können Inhomogenitäten der be lit up. Optionally, a semi-transparent mirror for coupling out the radiation may be provided for continuous measurement of the inhomogeneities during operation. As a result, the intensity distribution of the radiation is not measured directly on the illuminated surface, but on a reference surface. Thus, inhomogeneities of the
Strahlungsintensität, die z.B. aufgrund von veränderter Leistung der Strahlungsquelle auftreten, auch während eines Betriebes, z.B. beim Testen von Solarzellen, parallel gemessen und die Matrix entsprechend angepasst werden, ohne das der Betriebsablauf gestört wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann in vorgegebenen Zeitintervallen eine Weißfläche zur Kontrolle der Homogenität zwischen der Beleuchtung zweier Flächen, z.B. zweier Solarzellen beleuchtet werden und diese vermessen werden. Radiation intensity, e.g. due to altered power of the radiation source, even during operation, e.g. when testing solar cells, measured in parallel and the matrix adjusted accordingly, without the operation being disturbed. Additionally or alternatively, at predetermined time intervals, a white area may be used to control the homogeneity between the illumination of two areas, e.g. illuminated two solar cells and these are measured.
Das Strahlungsspektrum der Strahlungsquelle entspricht bevorzugt dem Sonnenspektrum. Eine derartige Strahlungsquelle kann beispielsweise eine Weißlichtquelle mit einem spektralen Filterrad sein, wobei durch Rotation des Filterrad ein Spektrum generiert werden kann, das dem Sonnenspektrum entspricht. The radiation spectrum of the radiation source preferably corresponds to the solar spectrum. Such a radiation source can be, for example, a white light source with a spectral filter wheel, wherein a spectrum can be generated by rotation of the filter wheel, which corresponds to the solar spectrum.
Optional kann die Messvorrichtung zum kontinuierlichen Messen einer Leistung der Strahlungsquelle und die Steuereinheit zum Nachregeln der Leistung ausgebildet sein. Auf diese Weise können die Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung zusätzlich zur Anpassung über die Matrix auch durch Ändern der Leistung der Strahlungsquelle korrigiert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Strahlungsquelle altert und hochgeregelt werden muss. Zusätzlich könnte mit der Messvorrichtung auch eine Spektralverteilung der Strahlung auf der Fläche gemessen werden, z.B. integral oder stichprobenartig oder ortsaufgelöst. Bei Bedarf kann dann eine Anpassung der Strahlung, z.B. durch Anpassung der Filterrotation, vorgenommen werden, so dass das Sonnenspektrum erreicht wird. Optionally, the measuring device may be designed to continuously measure a power of the radiation source and the control unit to readjust the power. In this way, the inhomogeneities in the intensity distribution, in addition to matching over the matrix, can also be corrected by changing the power of the radiation source. This is particularly advantageous when the radiation source ages and up-regulated must become. In addition, a spectral distribution of the radiation on the surface could also be measured with the measuring device, for example, integrally or randomly or spatially resolved. If necessary, then an adaptation of the radiation, for example by adjusting the filter rotation, be made so that the solar spectrum is achieved.
In bevorzugten Ausführungsformen weist die Messvorrichtung ein intensitätskalibriertes Spektrometer und/oder eine separate Photodiode auf, um über die Intensität der erzeugten Strahlung die Leistung der Strahlungsquelle ermitteln zu können. Dies kann punktuell oder kontinuierlich erfolgen. Im Falle der Photodiode setzt man dazu eine Photodiode ein, deren Abhängigkeit der Strom-Spannungskennlinie von der eingestrahlten Intensität bekannt ist. In Verbindung mit einer Steuereinheit zum Nachregeln der Leistung der Strahlungsquelle erlaubt insbesondere das intensitätskalibrierte Spektrometer das Korrigieren der Intensität einzelner Spektralbereiche. Die Messvorrichtung kann eine einzelne bewegbare Photodiode oder mehrere, z.B. in Reihen angeordnete Photodioden umfassen. Beispielsweise kann auch ein In preferred embodiments, the measuring device has an intensity-calibrated spectrometer and / or a separate photodiode in order to be able to determine the power of the radiation source via the intensity of the radiation generated. This can be done selectively or continuously. In the case of the photodiode is used to a photodiode whose dependence of the current-voltage characteristic of the irradiated intensity is known. In conjunction with a control unit for readjusting the power of the radiation source, in particular the intensity-calibrated spectrometer allows the correction of the intensity of individual spectral ranges. The measuring device may be a single movable photodiode or a plurality, e.g. comprise photodiodes arranged in rows. For example, a can also
eindimensionaler Zeilendetektor vorgesehen sein, bei dem eine einzelne Reihe one-dimensional line detector can be provided, in which a single row
nebeneinander angeordneter Photodioden die Fläche zeilenweise abrasiert. Bevorzugt ist die Messvorrichtung als zweidimensionaler Matrixdetektor ausgebildet, der die gesamte zur vermessende Fläche erfassen kann oder nur einen Teil davon, und dann zur Messung der Intensitätsverteilung in beliebiger, vorgegebener Weise über die Fläche bewegt wird,. Die Messvorrichtung kann u.a. als ein CCD- oder CMOS-Detektor ausgebildet sein, der z.B. als Kamera ausgeführt ist, mit dem die Fläche homogen dargestellt werden kann. Eine digitale Auflösung eines solchen CCD-Detektors oder CMOS-Detektors bzw. einer Digitalkamera mit einem solchen CCD-Detektor oder CMOS-Detektor, bei dem bzw. der die Fläche homogen dargestellt werden kann, liegt vorteilhafterweise z.B. zwischen 0,5 und 1 Megapixel. side by side arranged photodiodes the surface shaved line by line. Preferably, the measuring device is designed as a two-dimensional matrix detector which can detect the entire surface to be measured or only a part thereof, and then moved across the surface in an arbitrary, predetermined manner for measuring the intensity distribution. The measuring device may i.a. be designed as a CCD or CMOS detector, e.g. designed as a camera with which the surface can be displayed homogeneously. A digital resolution of such a CCD detector or CMOS detector or a digital camera with such a CCD detector or CMOS detector in which the surface can be displayed homogeneously is advantageously e.g. between 0.5 and 1 megapixel.
Bevorzugt liegt der vorgegebene Schwellenwert für die Inhomogenität bei ± 5 %, besonders bevorzugt bei ± 2 %, von einem Sollwert. Der Sollwert wird im Allgemeinen durch eine Norm, welche z.B. zum Testen von Solarzellen angewendet wird (IEC 60904-9) Preferably, the predetermined threshold for inhomogeneity is ± 5%, more preferably ± 2%, of a setpoint. The setpoint is generally determined by a standard which is e.g. used for testing solar cells (IEC 60904-9)
vorgegeben. specified.
Die Aufgabe wird außerdem mit einem Verfahren zur Generierung einer homogen ausgeleuchteten Fläche gelöst, wobei mit einer Strahlungsquelle erzeugte Strahlung auf eine Matrix projiziert wird. Dabei ist vorgesehen, dass mit einer Messvorrichtung eine Intensitätsverteilung der von der Matrix auf die Fläche auftreffenden Strahlung gemessen wird, dass mit einer Auswerteeinheit Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung ermittelt werden, und dass die Matrix über eine Steuereinheit angesteuert und angepasst wird, wenn die Inhomogenitäten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. The object is also achieved by a method for generating a homogeneously illuminated surface, wherein radiation generated by a radiation source is projected onto a matrix. It is provided that with a measuring device a Intensity distribution of the radiation incident on the surface of the matrix is measured that inhomogeneities in the intensity distribution are determined with an evaluation unit, and that the matrix is controlled and adjusted by a control unit, when the inhomogeneities exceed a predetermined threshold.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren ist, dass durch die Auswertung der Intensitätsverteilung der Strahlung die Bereiche ermittelt werden können, in denen die Intensität niedriger oder höher als gewünscht ist, und eine direkte Anpassung der Intensität in diesen Bereich durch gezielte Ansteuerung der Matrix vorgenommen werden kann. Auf diese Weise ist das Verfahren unabhängig von einer Alterung bestimmter Komponenten des Systems, wie z.B. der Strahlungsquelle, da die Anpassungen auf Basis der auf der Fläche gemessenen Intensitätsverteilungen The advantage of the method according to the invention over known methods is that the ranges in which the intensity is lower or higher than desired can be determined by the evaluation of the intensity distribution of the radiation, and a direct adaptation of the intensity to this area is carried out by targeted control of the matrix can be. In this way, the process is independent of aging of certain components of the system, e.g. the radiation source, since the adjustments based on the intensity distributions measured on the surface
durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Intensität der erzeugten Strahlung gemessen, aus der gemessenen Intensität die Leistung der Strahlungsquelle ermittelt, die mit einem Sollwert verglichen, und die Leistung der Strahlungsquelle derart geregelt, dass der Unterschied zwischen ermittelter Leistung und Sollwert geringer wird. Bevorzugt wird die Leistung derart angepasst, dass die Abweichung vom Intensitätssollwert möglichst schnell bzw. möglichst bei der nächsten Wiederholung der Intensitätsmessung gegen Null geht. be performed. In a preferred embodiment, the intensity of the generated radiation is measured, from the measured intensity the power of the radiation source is determined, which is compared with a desired value, and the power of the radiation source is regulated such that the difference between the determined power and the desired value becomes smaller. The power is preferably adjusted in such a way that the deviation from the intensity setpoint approaches zero as quickly as possible or, as far as possible, at the next repetition of the intensity measurement.
Bevorzugt wird ein Intensitätsminimum aus der Strahlungsverteilung ermittelt und es wird eine lokale Abweichung der Strahlungsintensität auf der Fläche von dem Preferably, an intensity minimum is determined from the radiation distribution and there is a local deviation of the radiation intensity on the surface of the
Intensitätsminimum in der Auswerteeinheit berechnet und zur Bestimmung eines Intensity minimum calculated in the evaluation and to determine a
Ansteuersignais an die Matrix verwendet. Aus der lokalen Abweichung kann abgeleitet werden, wie die Matrix angepasst werden muss, z.B. durch Änderung des Reflexions- bzw. Transmissionsgrades. So können die jeweiligen Matrixelemente, die Bereiche auf der Fläche beleuchten, in denen eine größere Abweichung zwischen dem Intensitätsminimum und der lokalen Intensität herrscht, abgeblendet werden. Die Matrix wird bevorzugt so angepasst, dass die lokale Abweichung zu dem Intensitätsminimum maximal 5%, bevorzugt maximal 2 %, beträgt. Actuator signal to the matrix used. From the local deviation it can be deduced how the matrix has to be adapted, e.g. by changing the reflectance or transmittance. Thus, the respective matrix elements which illuminate regions on the surface in which there is a greater deviation between the intensity minimum and the local intensity can be dimmed. The matrix is preferably adjusted so that the local deviation to the intensity minimum is at most 5%, preferably at most 2%.
Bevorzugt wird das Intensitätsminimum mit einem Sollwert für die Intensität verglichen und die Leistung der Strahlungsquelle zur Erhöhung der gesamten Strahlungsintensität erhöht, wenn das Intensitätsminimum unter dem Sollwert liegt. Auf diese Weise lässt sich die Strahlungsintensität auf der Fläche auf einen Wert anpassen, mit dem repräsentative Testergebnisse erzielt werden können. The intensity minimum is preferably compared with a desired value for the intensity and the power of the radiation source for increasing the total radiation intensity is increased when the intensity minimum is below the desired value. In this way, the Adjust radiation intensity on the surface to a value that can be used to obtain representative test results.
Optional kann eine defokussierende Linse zwischen der Matrix und der Fläche angeordnet werden. Die Korrekturfunktion, die den defokussierenden Effekt zusätzlich berücksichtigt, kann gegebenenfalls angepasst werden, um zu berechnen, welches Matrixelement wie zu verändern ist, um die gewünschte lokale Intensität im ausgeleuchteten Bereich zu erhalten. Optionally, a defocussing lens may be placed between the matrix and the surface. The correction function, which additionally takes into account the defocusing effect, may optionally be adjusted to calculate which matrix element is to be changed as to obtain the desired local intensity in the illuminated area.
Wenn einzelne Elemente der Matrix separat zum Anpassen ihrer Reflexions- und If individual elements of the matrix are used separately to adjust their reflection and
Transmissionseigenschaften angesteuert werden können, kann aus der lokalen Abweichung genau bestimmt werden, welches Element zur Anpassung der Strahlungsintensität durch Änderung des Reflexions- bzw. Transmissionsgrades angesteuert werden muss. Transmission properties can be controlled, can be accurately determined from the local deviation, which element must be controlled to adjust the radiation intensity by changing the reflection or transmittance.
Vorzugsweise werden die Matrix und/oder die Leistung der Strahlungsquelle kontinuierlich während des Betriebs angepasst, um eine möglichst stabile Homogenität zu erreichen. Preferably, the matrix and / or the power of the radiation source are continuously adjusted during operation in order to achieve a stable as possible homogeneity.
Vorteilhafterweise wird zur Messung der Intensitätsverteilung die Strahlung mit einem semitransparenten Spiegel ausgekoppelt, damit die Messung nicht das homogene Advantageously, to measure the intensity distribution, the radiation is coupled out with a semitransparent mirror so that the measurement is not homogeneous
Ausleuchten einer Fläche beeinträchtigt. Illuminating a surface affected.
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen The present invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment. Show this
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß Figure 1 is a schematic representation of a device according to
Ausführungsbeispiel der Erfindung in Transmission;  Embodiment of the invention in transmission;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß Figure 2 is a schematic representation of a device according to
Ausführungsbeispiel der Erfindung in Reflexion; Figur 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß  Embodiment of the invention in reflection; Figure 3 is a schematic representation of a device according to
weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in Reflexion  Another embodiment of the invention in reflection
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem dritten Figure 4 is a schematic representation of a device according to a third
Ausführungsbeispiel der Erfindung in Reflexion; Figur 5 eine schematische Darstellung des Verfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Embodiment of the invention in reflection; Figure 5 is a schematic representation of the method according to a first embodiment of the invention;
Figur 6 eine schematische Darstellung des Verfahrens nach einem zweiten Figure 6 is a schematic representation of the method according to a second
Ausführungsbeispiel der Erfindung; und  Embodiment of the invention; and
Figur 7 eine schematische Darstellung des Verfahrens nach einem dritten Figure 7 is a schematic representation of the method according to a third
Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Generierung einer homogen ausgeleuchteten Fläche 12, beispielsweise einer Solarzelle oder einer  Embodiment of the invention. 1 is a schematic representation of a device 10 for generating a homogeneously illuminated surface 12, for example a solar cell or a
Kalibrierungsfläche, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Strahlungsquelle 14 zur Erzeugung einer Strahlung 16, welche hier vereinfacht durch einen Strahlengang dargestellt ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 eine Matrix 18, auf die die Strahlung 16 projiziert wird. Zwischen der Strahlungsquelle 14 und der Matrix 18 ist eine Optik 20 zur Fokussierung der Strahlung 16 auf die Matrix 18 angeordnet. In einem Strahlengang der durch die Matrix 18 transmittierten Strahlung 16 ist zunächst eine weitere Optik 22 angeordnet, welche die durch die Matrix 18 transmittierte Strahlung 16 auf die zur Ausleuchtung vorgesehene Fläche 12 abbildet. Calibration area, shown according to an embodiment of the invention. The device comprises a radiation source 14 for generating a radiation 16, which is shown here simplified by a beam path. Furthermore, the device 10 comprises a matrix 18 onto which the radiation 16 is projected. Between the radiation source 14 and the matrix 18, an optical system 20 for focusing the radiation 16 on the matrix 18 is arranged. In a beam path of the radiation 16 transmitted through the matrix 18, a further optical system 22 is initially arranged, which images the radiation 16 transmitted through the matrix 18 onto the surface 12 provided for illumination.
An der Fläche 12 ist im hier dargestellten Beispiel eine Messvorrichtung 24, z.B. ein CCD- Sensor oder eine einzelne bewegbare Photodiode, angeschlossen, mit der eine On the surface 12, in the example shown here, a measuring device 24, e.g. a CCD sensor or a single movable photodiode connected to one
Intensitätsverteilung der auf der Fläche 12 aufgetroffenen Strahlung 16 gemessen wird. Die Messungen werden an eine Auswerteeinheit, z.B. einen Computer 26, weitergeleitet, welcher Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung der Strahlung 16 auf der Fläche 12 ermittelt. Eine Steuereinheit 28 ist an den Computer 26 angeschlossen und steuert die Matrix 18 mit einem entsprechenden Ansteuersignal an, so dass auf Basis der ermittelten Inhomogenitäten eine Anpassung der Matrix 18 vorgenommen wird, wenn die Intensity distribution of the impacted on the surface 12 radiation 16 is measured. The measurements are sent to an evaluation unit, e.g. a computer 26, which determines inhomogeneities in the intensity distribution of the radiation 16 on the surface 12. A control unit 28 is connected to the computer 26 and controls the matrix 18 with a corresponding drive signal, so that on the basis of the determined inhomogeneities an adaptation of the matrix 18 is made when the
Inhomogenitäten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. Die Steuereinheit 28 kann auch als Teil des Computers 26 ausgebildet sein. Die Messvorrichtung 24 kann außerdem eine Leistung der Strahlungsquelle 14 messen und mit dem Computer 26 auswerten, so dass gegebenenfalls, z.B. bei Inhomogenitäten, die zusätzlich von einer Alterung der Strahlungsquelle 14 beeinflusst sind, eine Anpassung der Leistung der Strahlungsquelle 14 über eine zweite Steuereinheit 30 durchgeführt werden kann. Bei den Steuereinheiten 28, 30 kann es sich auch um ein einzelnes Gerät handeln, welches sowohl die Matrix 18 als auch die Strahlungsquelle 14 ansteuert. Um die Leistung der Inhomogeneities exceed a predetermined threshold. The control unit 28 may also be designed as part of the computer 26. The measuring device 24 can also measure a power of the radiation source 14 and evaluate it with the computer 26 so that optionally, for example in the case of inhomogeneities which are additionally influenced by aging of the radiation source 14, an adaptation of the power of the radiation source 14 via a second control unit 30 can be. The control units 28, 30 may also be a single device, which both the matrix 18 and the radiation source 14 drives. To the performance of
Strahlungsquelle 14 zu messen kann die Messvorrichtung 24 beispielsweise eine Radiation source 14 to measure the measuring device 24, for example, a
Photodiode aufweisen, deren Abhängigkeit der Strom-/Spannung-Kennlinie von der eingestrahlten Strahlungsintensität bekannt ist, oder auch ein intensitätskalibriertes Have photodiode whose dependence of the current / voltage characteristic of the irradiated radiation intensity is known, or an intensity-calibrated
Spektrometer. In Abhängigkeit der gemessenen Intensität, die einer Spectrometer. Depending on the measured intensity, the one
Strahlungsquellenleistung entspricht, und deren Abweichung von einem Sollintensitätswert oder äquivalenten Sollleistungswert, kann über die Steuereinheit 30 die Leistung der Strahlungsquelle 14 derart nachgeregelt werden, dass die Abweichung vom Sollwert möglichst gering wird.  Radiation source power corresponds, and their deviation from a desired intensity value or equivalent target power value, the power of the radiation source 14 can be readjusted via the control unit 30 such that the deviation from the desired value is as low as possible.
In dem in Figur 1 betrachteten Ausführungsbeispiel ist die Matrix 18 eine LCD-Matrix, welche aus Segmenten besteht, die unabhängig voneinander ihre Helligkeit ändern können. Dazu werden die Segmente mit unpolarisiertem Licht bestrahlt und treffen auf einen In the embodiment considered in FIG. 1, the matrix 18 is an LCD matrix which consists of segments which can independently change their brightness. For this, the segments are irradiated with unpolarized light and hit one
Polarisationsfilter, der die Strahlung polarisiert. Mit elektrischer Spannung wird in jedem Segment eine Ausrichtung der Flüssigkristalle gesteuert, auf die das polarisierte Licht trifft. Damit lässt sich die Durchlässigkeit für das polarisierte Licht ändern. Polarizing filter that polarizes the radiation. With electrical voltage in each segment, an alignment of the liquid crystals is controlled to hit the polarized light. This makes it possible to change the transmissivity for the polarized light.
Als Matrix 18 eignet sich beispielsweise auch ein Spiegelarray, z.B. ein„Digital Micromirror Device" (DMD). Jeder Mikrospiegel eines solchen Spiegelarrays lässt sich in seinem Winkel einzeln verstellen und besitzt in der Regel zwei stabile Endzustände, zwischen denen er innerhalb einer Sekunde bis zu 5000-mal wechseln kann. Die Anzahl der Spiegel entspricht der Auflösung des projizierten Bilds, wobei ein Spiegel ein oder mehr Pixel darstellen kann. Das DMD kann in einem Digital-Light-Processing-Projektor (DLP-Projektor) angeordnet sein. For example, a mirror array, e.g. A "Digital Micromirror Device" (DMD) Each micromirror of such a mirror array can be individually adjusted in its angle and usually has two stable end states, between which it can change up to 5000 times within one second The resolution of the projected image, where a mirror can represent one or more pixels The DMD can be located in a Digital Light Processing (DLP) projector.
Die Matrix 18 kann auch als optischer Schalter verwendet werden, um zum Beispiel die Strahlungsquelle 14 im Dauerlicht zu bereiben, jedoch die Fläche 12 nur für einen bestimmten Zeitintervall, z.B. 10 ms, zu beleuchten. Des Weiteren kann durch Anpassen der Matrix 18 eine beliebige Form auf der Fläche 12 generiert werden. Das heißt, es muss nicht zwingend die gesamte Fläche 12 beleuchtet werden, sondern es ist auch möglich, einen Teil der Fläche 12 zu beleuchten, und dieser beleuchtete Teil kann eine beliebige Form, z.B. Kreis, Rechteck, Oval oder sonstige beliebige Formen annehmen. Es können auch zwei, drei oder mehr Bereiche beliebiger Form gleichzeitig ausgeleuchtet werden. Dies wird durch Ein- bzw. Ausschalten einzelner Matrixelemente erreicht. The matrix 18 may also be used as an optical switch to, for example, etch the radiation source 14 in steady light but to illuminate the area 12 only for a certain time interval, eg 10 ms. Furthermore, by adapting the matrix 18, an arbitrary shape can be generated on the surface 12. That is, it is not necessary to illuminate the entire surface 12, but it is also possible to illuminate a part of the surface 12, and this illuminated part can take any shape, such as circle, rectangle, oval or any other shapes. It can also be two, three or more areas of any Form be lit at the same time. This is achieved by switching on or off individual matrix elements.
Für die Prüfung von Solarzellen eignet sich bevorzugt eine Strahlungsquelle 14, deren Spektralbereich dem der Sonne möglichst ähnlich ist. Das Spektrum sollte dem For the testing of solar cells is preferably a radiation source 14, the spectral range of which is as similar as possible to the sun. The spectrum should be the
Normspektrum AM1 ,5 angepasst sein und eine Strahlungsleistung von 1000 W/m2 aufweisen. Eine Einkopplung der Strahlungsquelle 14 kann auch durch einen Lichtleiter oder Mischstab, z.B. aus Glasfaser, erfolgen und durch diesen auf Matrix 18 projiziert werden. In diesem Fall ist auch eine Prismenanordnung denkbar, mit der verschiedenfarbige Strahlung zu einem Strahl zusammengeführt wird, bevor sie in den Mischstab eintritt. Weitere optische Elemente, die alternativ oder zusätzlich im Strahlengang angeordnet sein können, sind beispielsweise Spiegel und Filter. Standard spectrum AM1, 5 adapted and have a radiation power of 1000 W / m 2 . A coupling of the radiation source 14 can also be carried out by a light guide or mixing rod, for example made of glass fiber, and be projected by this onto the matrix 18. In this case, a prism arrangement is conceivable, is combined with the differently colored radiation to form a beam before it enters the mixing rod. Other optical elements which may alternatively or additionally be arranged in the beam path are, for example, mirrors and filters.
In den Figuren 2, 3 und 4 sind weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Für einander entsprechende Bauteile wurden jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet. FIGS. 2, 3 and 4 show further exemplary embodiments of the device according to the invention. For each corresponding components, the same reference numerals have been used.
In Figur 2 ist eine zu Figur 1 korrespondierende Vorrichtung 32 gemäß einem In Figure 2 is a corresponding to Figure 1 device 32 according to a
Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wobei hier eine Matrix 34 eingesetzt wird, die die Strahlung auf die Fläche 12 reflektiert statt transmittiert. Für eine solche Matrix 34 kann beispielsweise das oben genannte Spiegelarray zum Einsatz kommen. Embodiment of the invention shown, in which case a matrix 34 is used, which reflects the radiation on the surface 12 instead of transmitting. For example, the above-mentioned mirror array can be used for such a matrix 34.
Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Vorrichtung 36 gemäß der Erfindung, bei dem die Messvorrichtung einen CCD-Detektor 38 umfasst, der z.B. als Digitalkamera ausgeführt ist, welcher die Strahlung auf der Fläche 12 homogen detektiert. Die Abbildung des CCD- Detektors 38 wird zur Ermittlung der Inhomogenitäten in dem Computer 26 ausgewertet, welcher dann über die Steuereinheit 28 die Matrix 34 zur Anpassung ansteuert. Die Figure 3 shows another example of a device 36 according to the invention, in which the measuring device comprises a CCD detector 38, e.g. is designed as a digital camera, which detects the radiation on the surface 12 homogeneous. The image of the CCD detector 38 is evaluated to determine the inhomogeneities in the computer 26, which then controls the matrix 34 for adaptation via the control unit 28. The
Steuereinheiten 28, 30 sind als Bestandteil des Computers 26 ausgebildet. Wie in Figur 2 ist diese Vorrichtung 36 in Reflexion aufgebaut, eine alternative Ausführung in Transmission wäre jedoch ebenso denkbar. Der CCD-Detektor 38 hat bevorzugt ein digitales Control units 28, 30 are formed as part of the computer 26. As in Figure 2, this device 36 is constructed in reflection, an alternative embodiment in transmission would also be conceivable. The CCD detector 38 preferably has a digital one
Auflösungsvermögen zwischen 0,5 und 1 Megapixel um die Fläche 12 homogen darstellen zu können. Mit einem solchen Auflösungsvermögen wird erzielt, dass die Inhomogenitäten der Strahlungsintensität nicht mehr als ± 2 % von einem Sollwert betragen. Der Sollwert wird in der Regel in einer Norm angegeben, bei Qualitätsmessungen an Solarzellen ist dies die Norm IEC 60904-9. Gemäß der vorliegenden Erfindung sollen deutlich geringere Inhomogenitäten erzielt werden, so dass der Sollwert wesentlich genauer eingehalten werden kann. Resolution between 0.5 and 1 megapixel around the surface 12 to represent homogeneous. With such resolving power, it is achieved that the inhomogeneities of the radiation intensity are not more than ± 2% of a target value. The setpoint is usually given in a standard, for quality measurements on solar cells this is the standard IEC 60904-9. According to the present invention should significantly lower Inhomogeneities are achieved so that the setpoint can be met much more accurately.
In Figur 4 ist eine weitere Vorrichtung 40 als Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei der zwischen der Strahlungsquelle 14, welche in diesem Ausführungsbeispiel als In Figure 4, a further device 40 is shown as an embodiment of the invention, in which between the radiation source 14, which in this embodiment as
Weißlichtquelle ausgebildet ist, und der Matrix 34 zusätzlich zur Optik 20 noch ein Filterrad 42 angeordnet ist. Dieses Filterrad 42 ermöglicht durch Rotation eine Generierung eines beliebigen Spektrums, welches dann auf die Matrix 34 trifft. Bevorzugt werden Spektren generiert, die möglichst annähernd dem Sonnenspektrum entsprechen. Das Filterrad 42 kann beispielsweise einen Wellenlängenbereich von 300 nm bis 1200 nm aufweisen. Eine Rotationsfrequenz des Filterrads 42 muss ein Vielfaches einer Antwortzeit einer Solarzelle sein, wenn eine solche als auszuleuchtende Fläche 12 eingesetzt wird.  White light source is formed, and the matrix 34 in addition to the optics 20 is still a filter wheel 42 is arranged. This filter wheel 42 allows rotation of a generation of any spectrum, which then hits the matrix 34. Preferably, spectra are generated which correspond as closely as possible to the solar spectrum. The filter wheel 42 may have, for example, a wavelength range of 300 nm to 1200 nm. A rotational frequency of the filter wheel 42 must be a multiple of a response time of a solar cell when such is used as the surface 12 to be illuminated.
Allgemein können Inhomogenitäten der Strahlungsintensität auf der Fläche 12 durch einmaliges Vermessen der Fläche 12 über die Matrix 18, 34 angepasst werden. Die In general, inhomogeneities of the radiation intensity on the surface 12 can be adjusted by measuring the surface 12 once over the matrix 18, 34. The
Vorrichtung 40 in Figur 4 ist jedoch besonders dazu geeignet, kontinuierliche Messungen der Strahlungsintensität vorzunehmen. Dazu umfasst die Vorrichtung 40 in Figur 4 einen semitransparenten Spiegel 44, der im Strahlengang zwischen der Matrix 34 und der ausgeleuchteten Fläche 12 liegt. Mithilfe dieses Spiegels 44 wird die Strahlung  However, device 40 in Figure 4 is particularly suitable for making continuous measurements of the radiation intensity. For this purpose, the device 40 in FIG. 4 comprises a semitransparent mirror 44 which lies in the beam path between the matrix 34 and the illuminated surface 12. With the help of this mirror 44, the radiation
ausgekoppelt und kann mit einer Messvorrichtung, z.B. dem CCD-Detektor 38, gemessen werden. Die Homogenitätsverteilung der Strahlung auf dem Spiegel 44 entspricht der Homogenitätsverteilung auf der ausgeleuchteten Fläche 12 und kann daher als Referenz für das Ansteuern der einzelnen Matrixelemente dienen, um jeweils die Strahlungsintensität zu variieren und die gewünschte Strahlungsintensität einzustellen. Auch die Leistung der Strahlungsquelle 14 kann von der Messvorrichtung 38 erfasst werden, beispielsweise mit Hilfe einer intensitätskalibrierten Photodiode oder eines intensitätskalibrierten coupled and may be connected to a measuring device, e.g. the CCD detector 38, are measured. The homogeneity distribution of the radiation on the mirror 44 corresponds to the homogeneity distribution on the illuminated surface 12 and can therefore serve as a reference for driving the individual matrix elements in order to respectively vary the radiation intensity and to set the desired radiation intensity. The power of the radiation source 14 can also be detected by the measuring device 38, for example with the aid of an intensity-calibrated photodiode or an intensity-calibrated one
Spektrometers, und in Abhängigkeit der auf dem Spiegel 44 gemessenen Werte, z.B. auch in Kombination mit der Matrix 18, 34, angepasst werden, um die Strahlungsintensität, auch kontinuierlich, zu verändern. Auf diese Weise können Inhomogenitäten der Strahlung auch während des Betriebs und ohne den Betriebsablauf, z.B. Qualitätsmessungen an Spectrometer, and depending on the values measured on the mirror 44, e.g. also in combination with the matrix 18, 34, adapted to change the radiation intensity, also continuously. In this way, inhomogeneities of the radiation may also occur during operation and without the operation, e.g. Quality measurements
Solarzellen, zu stören gemessen werden und die Matrix 34 und gegebenenfalls die Leistung der Strahlungsquelle 14 kontinuierlich angepasst werden. Auch diese Vorrichtung 40 ist in Reflexion angeordnet, eignet sich jedoch ebenso für einen Aufbau in Transmission. Die Messvorrichtung 24, 38 kann außerdem so ausgeführt sein, dass sie stichprobenartig und/oder ortsaufgelöst und/oder kontinuierlich während des Betriebs die spektrale Solar cells to disturb to be measured and the matrix 34 and, where appropriate, the power of the radiation source 14 are continuously adjusted. Also, this device 40 is arranged in reflection, but is also suitable for a construction in transmission. The measuring device 24, 38 can also be designed such that they are sampled and / or spatially resolved and / or continuously during operation the spectral
Verteilung der Strahlung 16 misst, so dass es auch möglich ist, z.B. durch Rückkopplung an die Steuereinheit 30 der Strahlungsquelle 14, Änderungen der Strahlungsquelle 14 in Bezug auf die spektrale Verteilung vorzunehmen. Distribution of the radiation 16 measures so that it is also possible, e.g. by feedback to the control unit 30 of the radiation source 14 to make changes to the radiation source 14 with respect to the spectral distribution.
Weiterhin kann die Messvorrichtung 24, 38 in bestimmten Ausführungsformen so ausgebildet sein, dass sie eine Gesamtintensität der Strahlung 16 auf der Fläche 12 erfasst. Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform 46 des Furthermore, in certain embodiments, the measuring device 24, 38 may be designed such that it detects a total intensity of the radiation 16 on the surface 12. FIG. 5 shows a schematic representation of a first embodiment 46 of FIG
Verfahrens zur Generierung der homogen ausgeleuchteten Fläche. In einem ersten Schritt 48 wird mit der Messvorrichtung 24, 38 die Intensitätsverteilung der von der Matrix 18, 34 auf eine Fläche auftreffenden Strahlung gemessen. In einem zweiten Schritt 50 wird aus der Intensitätsverteilung das absolute Intensitätsminimum bestimmt. In einem dritten Schritt 52 wird mindestens für einen Flächenbereich die lokale Abweichung der Intensitätsverteilung von dem Intensitätsminimum bestimmt. Bereiche, in denen die lokale Abweichung größer als ein Sollwert, z.B. 2 % vom Intensitätsminimum, ist, werden abgeschattet, d.h. in einem vierten Schritt 54 wird die Matrix so angepasst, dass die entsprechenden Bereiche weniger stark ausgeleuchtet werden, z.B. durch Verändern eines Winkel der einzelnen Spiegel eines Spiegelarrays oder durch Ändern der Ausrichtung der Flüssigkristalle in einzelnen  Method for generating the homogeneously illuminated surface. In a first step 48, the intensity distribution of the radiation impinging on a surface from the matrix 18, 34 is measured with the measuring device 24, 38. In a second step 50, the absolute intensity minimum is determined from the intensity distribution. In a third step 52, the local deviation of the intensity distribution from the intensity minimum is determined for at least one surface area. Areas where the local deviation is greater than a setpoint, e.g. 2% of the intensity minimum, is shaded, i. in a fourth step 54, the matrix is adjusted so that the corresponding areas are less heavily illuminated, e.g. by changing an angle of the individual mirrors of a mirror array or by changing the orientation of the liquid crystals in individual
Segmenten einer LCD-Matrix. Segments of an LCD matrix.
Alternativ oder zusätzlich kann auch das Intensitätsminimum ermittelt werden und die gesamte Strahlungsintensität dann erhöht werden, bis das Intensitätsminimum auf einen vorgegebenen Wert, z.B. 1000 W, eingestellt ist. Daraufhin kann ein Intensitätsmaximum gedämpft werden, bis die Inhomogenität der Strahlungsintensität bei maximal 5%, bevorzugt, bei maximal 2 %, liegt. Alternatively or additionally, the intensity minimum can also be determined and the total radiation intensity can then be increased until the intensity minimum reaches a predetermined value, e.g. 1000 W, is set. Then, an intensity maximum can be attenuated until the inhomogeneity of the radiation intensity is at most 5%, preferably at a maximum of 2%.
In Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform 56 des Verfahrens zur Generierung der homogen ausgeleuchteten Fläche schematisch dargestellt. Die ersten zwei Schritte entsprechen der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform. In einem dritten Schritt 58 wird das absolute Intensitätsminimum mit einem Sollwert für die Strahlungsintensität auf der Fläche verglichen. Unterschreitet das Intensitätsminimum diesen Sollwert, wird in einem vierten Schritt 60 die Leistung der Strahlungsquelle erhöht, so dass sich insgesamt auf der Fläche eine um einen vorgegebenen Wert höhere Strahlungsintensität ergibt. Danach wird in einem fünften Schritt 62 die lokale Abweichung der Intensitätsverteilung von dem um den vorgegebenen Wert erhöhten Intensitätsminimum bestimmt. Für Bereiche, in denen die lokale Abweichung größer als ein Sollwert, z.B. 2 % vom Intensitätsminimum, ist, wird in einem sechsten Schritt 64 die Matrix entsprechend angepasst, so dass die entsprechenden Bereiche weniger stark ausgeleuchtet werden, z.B. durch Verändern eines Winkel der einzelnen Spiegel eines Spiegelarrays oder durch Ändern der Ausrichtung der FIG. 6 schematically shows a further embodiment 56 of the method for generating the homogeneously illuminated surface. The first two steps correspond to the embodiment shown in FIG. In a third step 58, the absolute intensity minimum is compared with a target value for the radiation intensity on the surface. If the intensity minimum undershoots this setpoint value, the power of the radiation source is increased in a fourth step 60, so that the overall radiation intensity on the surface is higher by a predetermined value. After that, in one fifth step 62 determines the local deviation of the intensity distribution from the intensity minimum increased by the predetermined value. For areas in which the local deviation is greater than a target value, for example 2% of the intensity minimum, the matrix is adjusted accordingly in a sixth step 64, so that the corresponding areas are less strongly illuminated, for example by changing an angle of the individual mirrors a mirror array or by changing the orientation of the
Flüssigkristalle in einzelnen Segmenten einer LCD-Matrix. Auch durch schnelles Ein- und Ausschalten einzelner Spiegel eines Spiegelarrays oder einzelner Segmente einer LCD- Matrix, z.B. im 0,2 ms Takt kann die Intensität der Strahlung auf der Fläche gedämpft werden. Im Allgemeinen kann man davon ausgehen, dass sich die gesamte Liquid crystals in individual segments of an LCD matrix. Also, by quickly turning on and off individual mirrors of a mirror array or individual segments of an LCD matrix, e.g. in 0.2 ms cycle the intensity of the radiation on the surface can be damped. In general, one can assume that the whole
Intensitätsverteilung bei Erhöhung der Leistung der Strahlungsquelle im vierten Schritt 60 des Verfahrens 56 gemäß Figur 6 um einen vorgegebenen Wert nach oben verschiebt, so dass der Schritt 62 auch vor den Schritten 58, 60 durchgeführt werden kann. Es kann zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Einstellung der Homogenität sinnvoll sein, vor der Bestimmung der lokalen Abweichungen (Schritt 62) erneut die Intensitätsverteilung zu messen. Eine weitere Erhöhung der Genauigkeit kann erreicht werden, wenn auch anschließend das Intensitätsminimum neu bestimmt wird.  In the fourth step 60 of the method 56 according to FIG. 6, the intensity distribution shifts upwards by a predetermined value when the power source of the radiation source is increased, so that the step 62 can also be performed before the steps 58, 60. It may be useful to increase the accuracy in the adjustment of homogeneity to measure the intensity distribution again before determining the local deviations (step 62). A further increase in accuracy can be achieved if the intensity minimum is subsequently also redetermined.
In einer weiteren Ausführungsform, die in Figur 7 dargestellt ist, wird nach den Messen der Intensitätsverteilung auf der ausgeleuchteten Fläche (Schritt 48) aus einem oder mehreren Intensitätswerten die Leistung der Strahlungsquelle ermittelt (Schritt 68). Diese wird mit einem Sollwert verglichen (Schritt 70) und ggf. die Leistung der Strahlungsquelle angepasst (Schritt 72), die Sollleistung zu erreichen, sowie die Matrix angepasst (Schritt 64), um die Intensitätsverteilung ggf. zu korrigieren. Wird die Leistung mittels eines In a further embodiment, which is illustrated in FIG. 7, after measuring the intensity distribution on the illuminated area (step 48), the power of the radiation source is determined from one or more intensity values (step 68). This is compared with a desired value (step 70) and, if appropriate, the power of the radiation source adapted (step 72) to reach the desired power and the matrix adapted (step 64) to correct the intensity distribution if necessary. Is the power by means of a
intensitätskalibrierten Spektrometers ermittelt, können Leistungen für verschiedene spektrale Bereiche ermittelt und mit separaten Sollwerten verglichen werden. Bei entsprechend ausgestalteten Strahlungsquellen können auch einzelne Spektralbereiche separat in Bezug auf ihre Leistung nachgeregelt werden. Mit den in den Figuren 5, 6 und 7 beschriebenen Verfahren kann somit eine homogene Ausleuchtung einer Fläche erreicht werden. Dabei kann die Alterung der Lichtquelle durch Rückkopplung bei Bedarf kompensiert werden. Auch beliebige Freiformen lassen sich ausleuchten, die nicht unbedingt geometrisch sein müssen, sondern auch z.B. real in der Natur vorkommende Verschattung nachbilden können, wie sie beim Betrieb von Solarzellen regelmäßig entstehen, z.B. durch auffallendes Laub. Dabei können bei Bedarf auch verschiedene Abstufungen der Verschattung oder Beleuchtung realisiert werden, z.B. Graustufen erzeugt werden. determined intensity-calibrated spectrometer, powers for different spectral ranges can be determined and compared with separate setpoints. With appropriately designed radiation sources, individual spectral ranges can also be readjusted separately with respect to their power. With the method described in Figures 5, 6 and 7 thus a homogeneous illumination of a surface can be achieved. In this case, the aging of the light source can be compensated by feedback if necessary. Also, any free forms can be illuminated, which need not necessarily be geometric, but also can emulate, for example, actually occurring in nature shading, as they regularly occur during operation of solar cells, eg by striking foliage. It also can if necessary Different gradations of shading or lighting can be realized, for example, gray levels are generated.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) zur Generierung einer homogen ausgeleuchteten Fläche (12), umfassend 1. Device (10, 32, 36, 40) for generating a homogeneously illuminated surface (12) comprising
- eine Strahlungsquelle (14) zur Erzeugung einer Strahlung (16), und  - A radiation source (14) for generating a radiation (16), and
- eine Matrix (18, 34), auf die die Strahlung (16) projiziert wird,  a matrix (18, 34) onto which the radiation (16) is projected,
gekennzeichnet durch marked by
- eine Messvorrichtung (24, 38) zum Messen einer Intensitätsverteilung der Strahlung (16) auf der Fläche (12),  a measuring device (24, 38) for measuring an intensity distribution of the radiation (16) on the surface (12),
- eine Auswerteeinheit (26) zum Ermitteln von Inhomogenitäten in der  an evaluation unit (26) for determining inhomogeneities in the
Intensitätsverteilung der Strahlung (16) auf der Fläche (12), und Intensity distribution of the radiation (16) on the surface (12), and
- eine Steuereinheit (28) zum Ansteuern und Anpassen der Matrix (18, 34), wenn die Inhomogenitäten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.  - A control unit (28) for driving and adjusting the matrix (18, 34) when the inhomogeneities exceed a predetermined threshold.
2. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach Anspruch 1 , 2. Device (10, 32, 36, 40) according to claim 1,
wobei die Matrix (18, 34) eine Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Elementen umfasst, deren Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften einstellbar sind. wherein the matrix (18, 34) comprises a plurality of independently controllable elements whose reflection and / or transmission properties are adjustable.
3. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach Anspruch 2, 3. Device (10, 32, 36, 40) according to claim 2,
wobei die Matrix (18, 34) ein Spiegelarray oder eine LCD-Matrix ist. wherein the matrix (18, 34) is a mirror array or an LCD matrix.
4. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Device (10, 32, 36, 40) according to one of claims 1 to 3,
wobei die Matrix (18, 34) kontinuierlich während des Betriebs anpassbar ist. wherein the matrix (18, 34) is continuously adaptable during operation.
5. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 5. Device (10, 32, 36, 40) according to one of claims 1 to 4
mit einem semitransparenten Spiegel (44) zum Auskoppeln der Strahlung (16) für eine kontinuierliche Messung der Inhomogenitäten während des Betriebs. with a semi-transparent mirror (44) for coupling out the radiation (16) for a continuous measurement of the inhomogeneities during operation.
6. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. Device (10, 32, 36, 40) according to one of claims 1 to 5,
wobei ein Strahlungsspektrum der Strahlungsquelle (14) dem Sonnenspektrum entspricht. wherein a radiation spectrum of the radiation source (14) corresponds to the solar spectrum.
7. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Messvorrichtung (24, 38) zum kontinuierlichen Messen einer Leistung der Strahlungsquelle und die Steuereinheit (28, 30) zum Nachregeln der Leistung ausgebildet ist. 7. Device (10, 32, 36, 40) according to one of claims 1 to 6, wherein the measuring device (24, 38) is designed to continuously measure a power of the radiation source and the control unit (28, 30) to readjust the power.
8. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die 8. Device (10, 32, 36, 40) according to one of claims 1 to 7, wherein the
Messvorrichtung (24, 38) ein intensitätskalibriertes Spektrometer aufweist. Measuring device (24, 38) has an intensity-calibrated spectrometer.
9. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die 9. Device (10, 32, 36, 40) according to any one of claims 1 to 8, wherein the
Messvorrichtung (24, 38) eine Photodiode aufweist. Measuring device (24, 38) comprises a photodiode.
10. Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. Device (10, 32, 36, 40) according to one of claims 1 to 9,
wobei die Messvorrichtung (24, 38) ein zweidimensionaler Matrixdetektor ist. wherein the measuring device (24, 38) is a two-dimensional matrix detector.
1 1 . Vorrichtung (10, 32, 36, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 1 1. Device (10, 32, 36, 40) according to one of claims 1 to 10,
wobei ein vorgegebener Schwellenwert für die Inhomogenität bei ±5%, bevorzugt bei ±2%, von einem Sollwert liegt. wherein a predetermined inhomogeneity threshold is ± 5%, preferably ± 2%, of a set point.
12. Verfahren (46, 54, 62) zur Generierung einer homogen ausgeleuchteten Fläche (12), wobei mit einer Strahlungsquelle (14) erzeugte Strahlung (16) auf eine Matrix (18, 34) projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, 12. Method (46, 54, 62) for generating a homogeneously illuminated surface (12), wherein radiation (16) generated by a radiation source (14) is projected onto a matrix (18, 34), characterized
dass mit einer Messvorrichtung (24, 38) eine Intensitätsverteilung der von der Matrix (18, 34) auf die Fläche (12) auftreffenden Strahlung (16) gemessen wird, an intensity distribution of the radiation (16) impinging on the surface (12) from the matrix (18, 34) is measured with a measuring device (24, 38),
dass mit einer Auswerteeinheit (26) Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung ermittelt werden, und in that with an evaluation unit (26) inhomogeneities in the intensity distribution are determined, and
dass die Matrix (18, 34) über eine Steuereinheit (28) angesteuert und angepasst wird, wenn die Inhomogenitäten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. the matrix (18, 34) is controlled and adapted via a control unit (28) if the inhomogeneities exceed a predetermined threshold value.
13. Verfahren (46, 54, 62) nach Anspruch 12, wobei die Intensität der erzeugten The method (46, 54, 62) of claim 12, wherein the intensity of the generated
Strahlung (16) gemessen wird, aus der gemessenen Intensität die Leistung der Radiation (16) is measured, from the measured intensity the power of
Strahlungsquelle (14) ermittelt wird, die mit einem Sollwert verglichen wird, und dieRadiation source (14) is compared, which is compared with a target value, and the
Leistung der Strahlungsquelle (14) derart geregelt wird, dass der Unterschied zwischen ermittelter Leistung und Sollwert geringer wird. Power of the radiation source (14) is controlled so that the difference between the determined power and setpoint is lower.
14. Verfahren (46, 54, 62) nach Anspruch 12 oder 13, 14. Method (46, 54, 62) according to claim 12 or 13,
wobei ein absolutes Intensitätsminimum aus der Strahlungsverteilung ermittelt wird und wobei eine lokale Abweichung der Strahlungsintensität auf der Fläche (12) von dem Intensitätsminimum in der Auswerteeinheit (26) berechnet und zur Bestimmung eines Ansteuersignais an die Matrix (18, 34) verwendet wird. wherein an absolute minimum intensity is determined from the radiation distribution and wherein a local deviation of the radiation intensity on the surface (12) of the Intensity minimum calculated in the evaluation unit (26) and used to determine a drive signal to the matrix (18, 34).
15. Verfahren (46, 54, 62) nach Anspruch 14, 15. The method (46, 54, 62) according to claim 14,
wobei das Intensitätsminimum mit einem Sollwert für die Intensität verglichen wird und wobei eine Leistung der Strahlungsquelle (14) zur Erhöhung der gesamten wherein the intensity minimum is compared with a setpoint for the intensity and wherein a power of the radiation source (14) to increase the total
Strahlungsintensität erhöht wird, wenn das Intensitätsminimum unter dem Sollwert liegt. Radiation intensity is increased when the intensity minimum is below the setpoint.
16. Verfahren (46, 54, 62) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, 16. The method (46, 54, 62) according to any one of claims 12 to 15,
wobei einzelne Elemente der Matrix (18, 34) separat zum Anpassen ihrer Reflexionsund Transmissionseigenschaften angesteuert werden. wherein individual elements of the matrix (18, 34) are driven separately to adjust their reflection and transmission characteristics.
17. Verfahren (46, 54, 62) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, 17. The method (46, 54, 62) according to any one of claims 12 to 16,
wobei die Matrix (18, 34) und/oder die Leistung der Strahlungsquelle kontinuierlich während des Betriebs angepasst wird. wherein the matrix (18, 34) and / or the power of the radiation source is continuously adjusted during operation.
18. Verfahren (46, 54, 62) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, 18. The method (46, 54, 62) according to any one of claims 12 to 17,
wobei die Strahlung (16) zur Messung der Intensitätsverteilung mit einem wherein the radiation (16) for measuring the intensity distribution with a
semitransparenten Spiegel (44) ausgekoppelt wird. semitransparent mirror (44) is decoupled.
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