專利名稱：一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池的測量技術(shù)，尤其涉及一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
研發(fā)、應(yīng)用、生產(chǎn)太陽能電池都須對太陽能電池的性能進(jìn)行測試。目前對太陽能電池的測試主要包括I-V特性測試、光譜響應(yīng)度測試、反射率測試及均勻性測試等。而評價(jià)太陽能電池性能最重要的兩個(gè)指標(biāo)是光電轉(zhuǎn)換效率與量子效率。光電轉(zhuǎn)換效率通過對太陽能電池進(jìn)行I-V特性測試得到，而量子效率則是通過進(jìn)行光譜響應(yīng)度測試得到。太陽能電池 (光電材料)光譜響應(yīng)測試，或稱量子效率QE(Quantum Efficiency)測試,或光電轉(zhuǎn)化效率 IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency)測試等， 廣義來說，就是測量太陽能電池(光電材料)的光電特性在不同波長光照條件下的數(shù)值，所謂光電特性包括光生電流、光導(dǎo)等。量子效率QE(Quantum Efficiency)和光電轉(zhuǎn)化效率 IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency)是指太陽能電池(光電材料)產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)目與入射到太陽能電池(光電材料)表面的光子數(shù)目之比。目前在太陽能電池生產(chǎn)線只有I-V特性測試可以實(shí)現(xiàn)在線測試。而量子效率 (QE)或光譜響應(yīng)度測試由于目前已有的測試技術(shù)無法滿足在線測試的需求，只能用于離線抽檢。本發(fā)明是針對于產(chǎn)線應(yīng)用開發(fā)的一種快速在線光譜響應(yīng)測試技術(shù)。用各種波長不同的單色光分別照射太陽能電池時(shí)，由于光子能量不同以及太陽能電池對光的反射、吸收、光生載流子的收集效率等因素，在輻照度相同的條件下會(huì)產(chǎn)生不同的短路電流。以所測得的短路電流密度與輻照度之比即單位輻照度所產(chǎn)生的短路電流密度與波長的函數(shù)關(guān)系來測絕對光譜響應(yīng)，以光譜響應(yīng)的最大值進(jìn)行歸一化的光譜響應(yīng)來測相對光譜響應(yīng)。光譜響應(yīng)特性包含了太陽能電池的許多重要信息，同時(shí)又與測試條件有密切關(guān)系。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)用單色光測量太陽能電池的光譜響應(yīng)時(shí)一般都要在模擬陽光的偏置光照射下進(jìn)行側(cè)量，利用給定的陽光光譜輻照度和按照規(guī)定正確測得的絕對光譜響應(yīng)數(shù)據(jù)， 能夠計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)條件下太陽能電池的短路電流密度Jsc (AMN) = / PAMN ( λ ) .Sa(A)ClA式中ΡΑΜΝ( λ )—給定標(biāo)準(zhǔn)條件下大氣質(zhì)量為N的太陽光譜輻照度，W/m2 · μ m ; Sa(A)——太陽能電池絕對光譜響應(yīng)，A/w ； λ為波長；JSC (AMN)是太陽能電池的短路電流 山/又ο如圖I所示，為現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池光譜響應(yīng)測量原理示意圖。先用偏置光照射太陽能電池，以模擬太陽能電池的正常工作狀態(tài)，偏置光強(qiáng)度可調(diào)以模擬不同的工作條件； 再用各種波長不同的單色光分別照射太陽能電池板，由于光子能量，發(fā)射吸收特性，光生載流子的收集效率等的不同，產(chǎn)生不同的短路電流。由于偏置光是直流信號(hào)而單色光是被斬波的交流信號(hào)，再通過交直流分離系統(tǒng)，就可以所測得單色光的短路電流密度和輻照度之t匕，即單位輻照度產(chǎn)生的短路電流密度，與波長的函數(shù)關(guān)系得到相對光譜響應(yīng)。再通過系統(tǒng)標(biāo)配的標(biāo)準(zhǔn)電池通過對比法測試就可得到絕對光譜響應(yīng)。偏置光對光譜響應(yīng)的影響程度隨太陽能電池的類型不同而不同。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明偏置光對光譜響應(yīng)沒有明顯影響的太陽能電池，測量時(shí)可以不加偏置光。
如圖2所示，為一種現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)示意圖，其中， 21—測試光源，22—斬波器，23—消二級光譜濾光片，24——單色儀，25——太陽能電池，26—電流電壓轉(zhuǎn)換器，27—鎖相放大器，28—計(jì)算機(jī)，29——偏置光源。光源經(jīng)斬波器調(diào)制后通過可調(diào)過單色儀分光后輸出單色光照射至太陽能電池上。另一個(gè)光源做為偏置光直接照射到太陽能電池上。單色儀通過衍射光柵或棱鏡將光源輸出的復(fù)色光分光， 然后通過轉(zhuǎn)動(dòng)光柵或棱鏡選擇輸出不同波長的單色光。單色光與偏置光照射到太陽能電池上產(chǎn)生的電流經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器，將太陽能電池的短路電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后進(jìn)入鎖相放大器。鎖相放大器將頻率鎖定在斬波器的調(diào)制頻率后，將單色光產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大后由計(jì)算機(jī)讀取得到太陽能電池的光譜響應(yīng)值。但被測太陽能電池在測試過程中必須固定在測試樣品臺(tái)面，測試速度較慢，只能實(shí)現(xiàn)離線測試。如圖3所示，為另一種現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)示意圖，其中， 31—偏置光源，32—測試光源，33—濾光片輪，34——斬波器，35——太陽能電池， 36—電流電壓轉(zhuǎn)換器，37—鎖相放大器，38—計(jì)算機(jī)。此方案采集將測試光經(jīng)過固定在濾光片輪上的不同中心波長的窄帶光譜濾光片濾光后得到單色光，然后通過轉(zhuǎn)動(dòng)濾光片輪使不同波長的單色光照射到太陽能電池上。單色光與偏置光照射到太陽能電池上產(chǎn)生的電流經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器，將太陽能電池的短路電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后進(jìn)入鎖相放大器。鎖相放大器將頻率鎖定在斬波器的調(diào)制頻率后，將單色光產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大后由計(jì)算機(jī)讀取得到太陽能電池的光譜響應(yīng)值。但濾光片的光譜帶寬有限，測試的光譜分辨率較低。同圖2中所述現(xiàn)有技術(shù)相同，被測太陽能電池也必須在測試過程中固定在測試樣品臺(tái)面，測試速度較慢，只能實(shí)現(xiàn)離線測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)于太陽能電池生產(chǎn)線的傳送帶上在線測量太陽能電池的光譜響應(yīng)值，提高太陽能電池的測試效率。一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)包括光譜分光機(jī)構(gòu)，用于將白光光源分光后的單色光帶投射到傳送帶上；測量裝置，用于根據(jù)所述單色光帶投射到傳送帶上的不同位置標(biāo)定所述單色光帶在所述傳送帶不同位置的波長；將已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第一短路電流強(qiáng)度，然后將被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。
可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述光譜分光機(jī)構(gòu)包括白光光源、斬波器、狹縫、 平面反射鏡、球面準(zhǔn)直鏡、平面衍射光柵、球面反射鏡；其中，白光光源經(jīng)斬波器調(diào)制后聚焦進(jìn)入狹縫，經(jīng)過狹縫的復(fù)色光線由平面反射鏡轉(zhuǎn)折，然后由球面準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后照射到平面衍射光柵，復(fù)色光經(jīng)平面衍射光柵衍射后將不同波長的光按不同衍射級次與衍射角進(jìn)行分光，球面反射鏡收集分光后的一級衍射光后再投射到傳送帶，在傳送帶上由右至左形成一條由短波長到長波長的單色光帶。進(jìn)一步地，可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述光譜分光機(jī)構(gòu)還可以包括消二級光譜濾光片；該消二級光譜濾光片，位于球面反射鏡與傳送帶之間，采用高通濾光片濾除所述單色光帶的長波長部分經(jīng)平面衍射光柵分光后的摻雜的二級短波長衍射光。進(jìn)一步地，可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述測量裝置可以包括掩膜板、偏置光源、測試探針、光電傳感器、電流電壓轉(zhuǎn)換器、鎖相放大器、計(jì)算機(jī)，其中，所述測量裝置通過光電傳感器檢測到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的位置信息后，由自動(dòng)夾持裝置將由掩膜板、偏置光源、測試探針組成的測試模塊安裝到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池上方，并隨所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池一起在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，測試探針用于聯(lián)接所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的電極，將所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池經(jīng)單色光照射后產(chǎn)生的電流引出，引出后的電流信號(hào)經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后進(jìn)入鎖相放大器，鎖相放大器將頻率鎖定在斬波器的調(diào)制頻率后，將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大后由計(jì)算機(jī)計(jì)算所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池對應(yīng)的第一短路電流強(qiáng)度；然后將所述被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值?？蛇x的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)采用多個(gè)級聯(lián)的方式對對應(yīng)的多結(jié)太陽能電池進(jìn)行測量，以獲得所述多結(jié)太陽能電池中每一結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法包括通過光譜分光機(jī)構(gòu)將白光光源分光后的單色光帶投射到傳送帶上；根據(jù)所述單色光帶投射到傳送帶上的不同位置標(biāo)定所述單色光帶在所述傳送帶不同位置的波長；將已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第一短路電流強(qiáng)度， 然后將被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度；通過對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。
可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述光譜分光機(jī)構(gòu)可以包括白光光源、斬波器、狹縫、平面反射鏡、球面準(zhǔn)直鏡、平面衍射光柵、球面反射鏡；將所述光譜分光機(jī)構(gòu)的白光光源經(jīng)斬波器調(diào)制后聚焦進(jìn)入狹縫，經(jīng)過狹縫的復(fù)色光線由平面反射鏡轉(zhuǎn)折，然后由球面準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后照射到平面衍射光柵，復(fù)色光經(jīng)平面衍射光柵衍射后將不同波長的光按不同衍射級次與衍射角進(jìn)行分光，球面反射鏡收集分光后的一級衍射光后再投射到傳送帶，在傳送帶上由右至左形成一條由短波長到長波長的單色光帶。進(jìn)一步地，可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，通過位于球面反射鏡與傳送帶之間的所述光譜 分光機(jī)構(gòu)的消二級光譜濾光片，采用高通濾光片濾除所述單色光帶的長波長部分經(jīng)平面衍射光柵分光后的摻雜的二級短波長衍射光。進(jìn)一步地，可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述測量裝置包括掩膜板、偏置光源、 測試探針、光電傳感器、電流電壓轉(zhuǎn)換器、鎖相放大器、計(jì)算機(jī)，通過光電傳感器檢測到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的位置信息后，由自動(dòng)夾持裝置將由掩膜板、偏置光源、 測試探針組成的測試模塊安裝到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池上方，并隨所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池一起在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，測試探針用于聯(lián)接所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的電極，將所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池經(jīng)單色光照射后產(chǎn)生的電流引出，引出后的電流信號(hào)經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， 然后進(jìn)入鎖相放大器，鎖相放大器將頻率鎖定在斬波器的調(diào)制頻率后，將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大后由計(jì)算機(jī)計(jì)算所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池對應(yīng)的第一短路電流強(qiáng)度； 然后將所述被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值?？蛇x的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，采用多個(gè)所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)級聯(lián)的方式對對應(yīng)的多結(jié)太陽能電池進(jìn)行測量，以獲得所述多結(jié)太陽能電池中每一結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值。上述技術(shù)方案具有如下有益效果實(shí)現(xiàn)了于太陽能電池生產(chǎn)線的傳送帶上在線測量太陽能電池的光譜響應(yīng)值，可以極大地提高太陽能電池的測試效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池光譜響應(yīng)測量原理示意圖；圖2為一種現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)示意圖；圖3為另一種現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例測試模塊示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖7為本發(fā)明實(shí)施例測量三結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值系統(tǒng)級聯(lián)示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例三結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)于太陽能電池生產(chǎn)線的傳送帶上在線測量太陽能電池的光譜響應(yīng)值，提高太陽能電池的測試速度。如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)示意圖，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)包括光譜分光機(jī)構(gòu)，用于將白光光源分光后的單色光帶投射到傳送帶上；測量裝置，用于根據(jù)所述單色光帶投射到傳送帶上的不同位置標(biāo)定所述單色光帶在所述傳送帶不同位置的波長；將已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第一短路電流強(qiáng)度，然后將被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。所述光譜分光機(jī)構(gòu)可以包括白光光源401、斬波器402、狹縫403、平面反射鏡404、球面準(zhǔn)直鏡405、平面衍射光柵406、球面反射鏡407 ;其中，白光光源401經(jīng)斬波器402調(diào)制后聚焦進(jìn)入狹縫403，經(jīng)過狹縫403的復(fù)色光線由平面反射鏡404轉(zhuǎn)折，然后由球面準(zhǔn)直鏡405準(zhǔn)直后照射到平面衍射光柵406，復(fù)色光經(jīng)平面衍射光柵406衍射后將不同波長的光按不同衍射級次與衍射角進(jìn)行分光，球面反射鏡407收集分光后的一級衍射光后再投射到傳送帶409，在傳送帶409上由右至左形成一條由短波長到長波長的單色光帶。進(jìn)一步地，可選的，所述光譜分光機(jī)構(gòu)還可以包括消二級光譜濾光片408 ;該消二級光譜濾光片408，位于球面反射鏡407與傳送帶409之間，采用高通濾光片濾除所述單色光帶的長波長部分經(jīng)平面衍射光柵分光后的摻雜的二級短波長衍射光。進(jìn)一步地，可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述測量裝置可以包括掩膜板410、偏置光源411、測試探針412、光電傳感器413、電流電壓轉(zhuǎn)換器414、鎖相放大器415、計(jì)算機(jī)416，其中，所述測量裝置通過光電傳感器413檢測到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的位置信息后，由自動(dòng)夾持裝置將由掩膜板410、偏置光源411、測試探針412組成的測試 模塊(如圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例測試模塊示意圖)安裝到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池上方，并隨所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池一起在傳送帶409上運(yùn)動(dòng)，測試探針412用于聯(lián)接所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的電極，將所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池經(jīng)單色光照射后產(chǎn)生的電流引出，引出后的電流信號(hào)經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器414將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),然后進(jìn)入鎖相放大器415,鎖相放大器415將頻率鎖定在斬波器402的調(diào)制頻率后，將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大后由計(jì)算機(jī)416計(jì)算所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池對應(yīng)的第一短路電流強(qiáng)度；然后將所述被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)416對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。 如圖6所示，為本發(fā)明實(shí)施例掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖，掩膜板410的作用是用來控制照射到太陽能電池上的單色光帶418的范圍與光譜寬度，改變狹縫4101的寬度與高度可以調(diào)整單色光帶418的光譜帶寬與光強(qiáng)。對于面積較小的太陽能電池可以不使用掩膜板410。 偏置光源411的作用1、模擬太陽能電池的工作狀態(tài)；2、使用不同波長范圍的偏置光源如 LED，實(shí)現(xiàn)對于多結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)度測試。測試探針412用于聯(lián)接太陽能電池的電極，將太陽能電池經(jīng)單色光照射后產(chǎn)生的電流引出?？蛇x的，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)可以采用多個(gè)級聯(lián)的方式對對應(yīng)的多結(jié)太陽能電池進(jìn)行測量，以獲得所述多結(jié)太陽能電池中每一結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值。對于多結(jié)太陽能電池測量，可以通過將多個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行級聯(lián)測試每一結(jié)的光譜響應(yīng)值。如測量三結(jié)太陽能電池，可將三套圖4所示測量系統(tǒng)順序聯(lián)接在一起(如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例測量三結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值系統(tǒng)級聯(lián)示意圖)。被測太陽能電池在傳送帶上依次通過三個(gè)測量系統(tǒng)，分別測量三結(jié)太陽能電池每一結(jié)的光譜響應(yīng)值(如圖8所示，為本發(fā)明實(shí)施例三結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值示意圖)。每一套測量系統(tǒng)所配置的偏置光不同。第一結(jié)測量系統(tǒng)的偏置光采用光譜范圍為大于700nm的紅外光源(如在溴鎢燈光源前加700nm的高通濾光片)；第二結(jié)測量系統(tǒng)的偏置光源采用光譜范圍小于600nm的冷光源(如白光LED)和光譜范圍大于900nm的紅外光源(如在溴鎢燈光源前加900nm的高通濾光片)；第三結(jié)測量系統(tǒng)的偏置光源采用光譜范圍小于900nm的光源(如在溴鎢燈光源前加900nm的低通濾光片)。對應(yīng)于上述方法實(shí)施例，如圖9所示，為本發(fā)明實(shí)施例一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法流程圖，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法包括901、通過光譜分光機(jī)構(gòu)將白光光源分光后的單色光帶投射到傳送帶上；902、根據(jù)所述單色光帶投射到傳送帶上的不同位置標(biāo)定所述單色光帶在所述傳送帶不同位置的波長；903、將已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第一短路電流強(qiáng)度，然后將被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度；904、通過對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。以下結(jié)合圖9和圖4對上述方法實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明所述光譜分光機(jī)構(gòu)可以包括白光光源401、斬波器402、狹縫403、平面反射鏡404、球面準(zhǔn)直鏡405、平面衍射光柵406、球面反射鏡407 ;將所述光譜分光機(jī)構(gòu)的白光光源401經(jīng)斬波器402調(diào)制后聚焦進(jìn)入狹縫403，經(jīng)過狹縫403的復(fù)色光線由平面反射鏡404轉(zhuǎn)折，然后由球面準(zhǔn)直鏡405準(zhǔn)直后照射到平面衍射光柵406，復(fù)色光經(jīng)平面衍射光柵406衍射后將不同波長的光按不同衍射級次與衍射角進(jìn)行分光，球面反射鏡407收集分光后的一級衍射光后再投射到傳送帶409，在傳送帶409上由右至左形成一條由短波長到長波長的單色光帶。進(jìn)一步地，可選的，通過位于球面反射鏡407與傳送帶409之間的所述光譜分光機(jī)構(gòu)的消二級光譜濾光片408，采用高通濾光片濾除所述單色光帶的長波長部分經(jīng)平面衍射光柵406分光后的摻雜的二級短波長衍射光。 進(jìn)一步地，所述測量裝置可以包括掩膜板410、偏置光源411、測試探針412、光電傳感器413、電流電壓轉(zhuǎn)換器414、鎖相放大器415、計(jì)算機(jī)416，通過光電傳感器413檢測到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的位置信息后，由自動(dòng)夾持裝置將由掩膜板410、偏置光源411、測試探針412組成的測試模塊安裝到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池上方，并隨所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池一起在傳送帶409上運(yùn)動(dòng)，測試探針412用于聯(lián)接所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的電極，將所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池經(jīng)單色光照射后產(chǎn)生的電流引出，引出后的電流信號(hào)經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器414將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后進(jìn)入鎖相放大器415，鎖相放大器415將頻率鎖定在斬波器402的調(diào)制頻率后，將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大后由計(jì)算機(jī)416計(jì)算所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池對應(yīng)的第一短路電流強(qiáng)度；然后將所述被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)416對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值?？蛇x的，采用多個(gè)所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)級聯(lián)的方式對對應(yīng)的多結(jié)太陽能電池進(jìn)行測量，以獲得所述多結(jié)太陽能電池中每一結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值。上述本發(fā)明方法或系統(tǒng)實(shí)施例技術(shù)方案具有如下有益效果實(shí)現(xiàn)了于太陽能電池生產(chǎn)線的傳送帶上在線測量太陽能電池的光譜響應(yīng)值，可以極大地提高太陽能電池的測試效率。本發(fā)明實(shí)際在工程應(yīng)用上，具備了實(shí)用性。解決了在太陽能電池生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)光譜響應(yīng)值(或量子效率)測量的技術(shù)難題。本發(fā)明實(shí)施例中所描述的方法或算法的步驟可以直接嵌入硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊、或者這兩者的結(jié)合。軟件模塊可以存儲(chǔ)于RAM存儲(chǔ)器、閃存、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、⑶-ROM或本領(lǐng)域中其它任意形式的存儲(chǔ)媒介中。示例性地，存儲(chǔ)媒介可以與處理器連接，以使得處理器可以從存儲(chǔ)媒介中讀取信息，并可以向存儲(chǔ)媒介存寫信息。可選地，存儲(chǔ)媒介還可以集成到處理器中。處理器和存儲(chǔ)媒介可以設(shè)置于ASIC中，ASIC可以設(shè)置于用戶終端中?？蛇x地，處理器和存儲(chǔ)媒介也可以設(shè)置于用戶終端中的不同的部件中。以上所述的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)包括 光譜分光機(jī)構(gòu)，用于將白光光源分光后的單色光帶投射到傳送帶上； 測量裝置，用于根據(jù)所述單色光帶投射到傳送帶上的不同位置標(biāo)定所述單色光帶在所述傳送帶不同位置的波長；將已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第一短路電流強(qiáng)度，然后將被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。
2.如權(quán)利要求I所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜分 光機(jī)構(gòu)包括白光光源(401)、斬波器(402)、狹縫(403)、平面反射鏡(404)、球面準(zhǔn)直鏡(405)、平面衍射光柵(406)、球面反射鏡(407)； 其中，白光光源(401)經(jīng)斬波器(402)調(diào)制后聚焦進(jìn)入狹縫(403)，經(jīng)過狹縫(403)的復(fù)色光線由平面反射鏡(404)轉(zhuǎn)折，然后由球面準(zhǔn)直鏡(405)準(zhǔn)直后照射到平面衍射光柵(406)，復(fù)色光經(jīng)平面衍射光柵(406)衍射后將不同波長的光按不同衍射級次與衍射角進(jìn)行分光，球面反射鏡(407)收集分光后的一級衍射光后再投射到傳送帶(409)，在傳送帶(409)上由右至左形成一條由短波長到長波長的單色光帶。
3.如權(quán)利要求2所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜分光機(jī)構(gòu)還包括消二級光譜濾光片(408)； 消二級光譜濾光片(408)，位于球面反射鏡(407)與傳送帶(409)之間，采用高通濾光片濾除所述單色光帶的長波長部分經(jīng)平面衍射光柵(406)分光后的摻雜的二級短波長衍射光。
4.如權(quán)利要求2或3所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測量裝置包括掩膜板(410)、偏置光源(411)、測試探針(412)、光電傳感器(413)、電流電壓轉(zhuǎn)換器(414)、鎖相放大器(415)、計(jì)算機(jī)(416)， 其中，所述測量裝置通過光電傳感器(413)檢測到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的位置信息后，由自動(dòng)夾持裝置將由掩膜板(410)、偏置光源(411)、測試探針(412)組成的測試模塊安裝到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池上方，并隨所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池一起在傳送帶(409)上運(yùn)動(dòng)，測試探針(412)用于聯(lián)接所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的電極，將所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池經(jīng)單色光照射后產(chǎn)生的電流引出，引出后的短路電流信號(hào)經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器(414)將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后進(jìn)入鎖相放大器(415)，鎖相放大器(415)將頻率鎖定在斬波器(402)的調(diào)制頻率后，將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大后由計(jì)算機(jī)(416)計(jì)算所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池對應(yīng)的第一短路電流強(qiáng)度；然后將所述被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)(416)對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。
5.如權(quán)利要求4所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)采用多個(gè)級聯(lián)的方式對對應(yīng)的多結(jié)太陽能電池進(jìn)行測量，以獲得所述多結(jié)太陽能電池中每一結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值。
6.一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法，其特征在于，所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法包括 通過光譜分光機(jī)構(gòu)將白光光源分光后的單色光帶投射到傳送帶上； 根據(jù)所述單色光帶投射到傳送帶上的不同位置標(biāo)定所述單色光帶在所述傳送帶不同位置的波長； 將已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第一短路電流強(qiáng)度，然后將被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度； 通過對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。
7.如權(quán)利要求6所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法，其特征在于，所述光譜分光機(jī)構(gòu)包括白光光源(401)、斬波器(402)、狹縫(403)、平面反射鏡(404)、球面準(zhǔn)直鏡(405)、平面衍射光柵(406)、球面反射鏡(407)； 將所述光譜分光機(jī)構(gòu)的白光光源(401)經(jīng)斬波器(402)調(diào)制后聚焦進(jìn)入狹縫(403)，經(jīng)過狹縫(403)的復(fù)色光線由平面反射鏡(404)轉(zhuǎn)折，然后由球面準(zhǔn)直鏡(405)準(zhǔn)直后照射到平面衍射光柵(406)，復(fù)色光經(jīng)平面衍射光柵(406)衍射后將不同波長的光按不同衍射級次與衍射角進(jìn)行分光，球面反射鏡(407)收集分光后的一級衍射光后再投射到傳送帶(409)，在傳送帶(409)上由右至左形成一條由短波長到長波長的單色光帶。
8.如權(quán)利要求7所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法，其特征在于， 通過位于球面反射鏡(407)與傳送帶(409)之間的所述光譜分光機(jī)構(gòu)的消二級光譜濾光片(408)，采用高通濾光片濾除所述單色光帶的長波長部分經(jīng)平面衍射光柵(406)分光后的摻雜的二級短波長衍射光。
9.如權(quán)利要求7或8所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法，其特征在于，所述測量裝置包括掩膜板(410)、偏置光源(411)、測試探針(412)、光電傳感器(413)、電流電壓轉(zhuǎn)換器(414)、鎖相放大器(415)、計(jì)算機(jī)(416)， 通過光電傳感器(413)檢測到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的位置信息后，由自動(dòng)夾持裝置將由掩膜板(410)、偏置光源(411)、測試探針(412)組成的測試模塊安裝到所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池上方，并隨所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池一起在傳送帶(409)上運(yùn)動(dòng)，測試探針(412)用于聯(lián)接所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池的電極，將所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池經(jīng)單色光照射后產(chǎn)生的電流引出，引出后的電流信號(hào)經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器(414)將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后進(jìn)入鎖相放大器(415)，鎖相放大器(415)將頻率鎖定在斬波器(402)的調(diào)制頻率后，將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大后由計(jì)算機(jī)(416)計(jì)算所述已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池對應(yīng)的第一短路電流強(qiáng)度； 然后將所述被測太陽能電池同樣在所述傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄所述被測太陽能電池在所述傳送帶不同位置的波長處測量得到的第二短路電流強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)(416)對比在所述傳送帶相同位置的波長處的所述第一短路電流強(qiáng)度和所述第二短路電流強(qiáng)度，并利用所述已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到所述被測太陽能電池在所述傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。
10.如權(quán)利要求9所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量方法，其特征在于， 采用多個(gè)所述太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)級聯(lián)的方式對對應(yīng)的多結(jié)太陽能電池進(jìn)行測量，以獲得所述多結(jié)太陽能電池中每一結(jié)太陽能電池的光譜響應(yīng)值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能電池的光譜響應(yīng)值測量系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括光譜分光機(jī)構(gòu)，用于將白光光源分光后的單色光帶投射到傳送帶上；測量裝置，用于標(biāo)定單色光帶在傳送帶不同位置的波長；將已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄已知光譜響應(yīng)值曲線的太陽能電池在傳送帶不同位置的波長處測量得到的第一短路電流強(qiáng)度，然后將被測太陽能電池同樣在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，并記錄第二短路電流強(qiáng)度，通過對比在傳送帶相同位置的波長處的第一短路電流強(qiáng)度和第二短路電流強(qiáng)度，利用已知光譜響應(yīng)值曲線計(jì)算得到被測太陽能電池在傳送帶相同位置的波長處的光譜響應(yīng)值。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了于太陽能電池生產(chǎn)線的傳送帶上在線測量太陽能電池的光譜響應(yīng)值。
文檔編號(hào)G01N21/25GK102621073SQ20121005386
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者陳興海 申請人:北京卓立漢光儀器有限公司