專利名稱：太陽能電池在真空粒子輻照環(huán)境下性能退化的原位測量系統(tǒng)及測量方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能電池性能的測試領域，具體來說，本發(fā)明涉及一 種在真空粒子輻照環(huán)境中太陽能電池性能退化的測量系統(tǒng)以及利用該裝 置進行測量的測量方法。
背景技術：
目前，評價太陽能電池在真空粒子輻照環(huán)境中的性能(開路電壓、 短路電流、最大輸出功率等)退化情況所采用的測量方法，是將太陽能 電池放入輻照環(huán)境中，每隔一段時間，停止輻照，取出太陽能電池，測 量其性能參數(shù)，然后將太陽能電池重新放入輻照環(huán)境中繼續(xù)輻照，這樣 就得到了太陽能電池性能參數(shù)隨輻照時間(劑量)變換的關系?；蛘咭?次放入多塊太陽能電池進行輻照，每隔一段時間取出一部分太陽能電池， 其余的繼續(xù)輻照，直至達到要求的總輻照時間(劑量)，這樣也能得到太 陽能電池性能參數(shù)隨輻照時間(劑量)變換的關系。
現(xiàn)在的輻照環(huán)境下太陽電池性能退化測試方法有很多缺點。首先試 驗過程中需要頻繁關開輻照設備，取放樣品。浪費大量試驗時間，提高 了試驗費用。其次，太陽能電池輻照結束，從真空中取出到開始性能測 量需要一段時間，可能要幾天時間。在這段時間內，太陽能電池的性能 可能會發(fā)生改變，測量的結果可能與剛輻照完的結果有偏差，導致誤差。
因此，有必要尋求一種能真實反映太陽能電池性能的測量系統(tǒng)和測 量方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服過去在真空粒子輻照環(huán)境下太陽能電池性能 退化測量方法的缺點，從而提出一種太陽能電池性能退化的原位測量方 法。該測量方法可在國內空間環(huán)境模擬試驗中的進行應用，在太陽能電 池輻照過程中無需從真空中取出樣品，并可直接測量太陽能電池的性能， 從而大幅度提高測試結果的準確性和可靠性，節(jié)省了大量的試驗時間和 經(jīng)費。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種太陽能電池性能退化的原位測量系 統(tǒng)，該系統(tǒng)可以準確、可靠地測量出太陽能電池性能的退化。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術解決方案 本發(fā)明的太陽能電池性能退化的原位測量系統(tǒng)，主要包括靶室單元 和性能測量單元；所述靶室單元包括真空腔、樣品臺及樣品臺移動設備、
光學玻璃窗和輻照源接口法蘭，樣品臺及樣品臺移動設備設置在真空腔 中部，真空腔底部設置有光學玻璃窗，真空腔上部設置有輻照源接口法
蘭，并通過接口法蘭與輻照源相連；所述性能測量部分包括計算機控制 系統(tǒng)、電信號測量采集系統(tǒng)和太陽模擬器，計算機控制系統(tǒng)與電信號測 量采集系統(tǒng)進行交互，并同時電連接到太陽能模擬器上，電信號測量采 集系統(tǒng)電連接到真空腔內的樣品上，并測量太陽能電池的電池性能；其 中性能測量單元的太陽能模擬器對應設置于真空腔下部的光學玻璃窗下 方并將光線透過。
進一步地，所述光學玻璃優(yōu)選為石英玻璃；所述輻照源為粒子加速 器，優(yōu)選質子加速器或電子加速器。
進一步地，所述靶室單元進一步可設置有監(jiān)測輻照粒子束流的束流 監(jiān)測裝置。進一步地，所述樣品臺可以平移或旋轉樣品；所述樣品臺移動裝置
可根據(jù)需要將樣品臺上的樣品從正對輻照源移動到正對石英玻璃窗口。
進一步地，所述計算機控制系統(tǒng)用于向電信號測量采集系統(tǒng)發(fā)出測 量信號，并且處理電信號測量采集系統(tǒng)傳入的數(shù)據(jù)信號，再將測量結果
以較友好的界面呈現(xiàn)出來；所述太陽模擬器用于模擬空間中的太陽光。 進一步地，所述電信號測量采集系統(tǒng)用于調節(jié)太陽能電池的電負載
并采集太陽能電池在光照中的電流電壓信號。
本發(fā)明的太陽能電池性能退化的原位測量方法，包括以下步驟
1) 將太陽能電池設置在真空腔的樣品臺上并正對輻照源的方向，再 抽真空；
2) 達到試驗要求的環(huán)境后，開始輻照；
3) 輻射某一劑量后，通過樣品臺移動裝置將太陽能電池移動到正對 石英玻璃窗口的區(qū)域，并將太陽模擬器與進行真空粒子輻照試驗的真空 室相接，以使太陽模擬器發(fā)出的光通過光學玻璃窗照射到真空室的樣品 上；
4) 通過計算機控制系統(tǒng)向電信號測量采集系統(tǒng)發(fā)出測量的觸發(fā)信
號，并使太陽模擬器發(fā)出模擬的太陽光，同時電信號采集測量系統(tǒng)開始 測量記錄數(shù)據(jù)，并將結果反饋給計算機控制系統(tǒng)，再經(jīng)計算機控制系統(tǒng) 處理后，得出太陽能電池性能的參數(shù)。
本發(fā)明的太陽能電池性能退化原位測量方法的優(yōu)點在于，在輻照過 程中不需要取出太陽能電池，克服了過去異位測量過程中，由于太陽電 池在存放過程中產(chǎn)生的性能改變而帶來的測量誤差。同時，由于原位測 量，只需少量樣品， 一次取放樣品就能完成對輻照過程中多個劑量點處 的太陽電池性能測量，節(jié)省了試驗時間和經(jīng)費。


圖1為太陽能電池性能測量系統(tǒng)的示意圖。
其中，1、計算機控制系統(tǒng)；2、電信號采集測量系統(tǒng)；3、真空腔； 4、輻照源接口法蘭；5、樣品臺及樣品臺移動設備；6、光學玻璃窗；7 太陽模擬器。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地說明。
參照圖1，本發(fā)明的整套系統(tǒng)主要包括耙室單元和性能測量單元。耙
室單元包括真空腔(3)、樣品臺及樣品臺移動設備(5)、光學玻璃窗(6) 和輻照源接口法蘭(4)，樣品臺及樣品臺移動設備(5)設置在真空腔(3) 中部，真空腔(3)底部設置有光學玻璃窗(6)，真空腔(3)上部設置 有輻照源接口法蘭(4)，并通過接口法蘭(4)與輻照源(未示出)相連； 所述性能測量部分包括計算機控制系統(tǒng)(1)、電信號測量采集系統(tǒng)(2) 和太陽模擬器(7)，計算機控制系統(tǒng)(1)通過信號線(8)與電信號測 量采集系統(tǒng)(2)進行交互，并同時通過信號線(8)電連接到太陽能模 擬器(7)上，電信號測量采集系統(tǒng)(2)電連接到真空腔(3)內的樣品 上，并測量太陽能電池的電池性能；其中性能測量單元的太陽能模擬器 (7)對應設置于真空腔下部的光學玻璃窗(6)下方并將光線透過。光 學玻璃窗(6)優(yōu)選為石英玻璃窗口，如果需要，為了監(jiān)測輻照粒子束流， 可設置束流監(jiān)測裝置。
樣品臺用于放置樣品。樣品臺移動裝置可移動樣品臺從而可以根據(jù) 需要將樣品從正對輻照源的位置移動到正對光學玻璃窗口的位置。
計算機控制系統(tǒng)(1)主要用于發(fā)出測量信號，并且處理電信號測量
7采集系統(tǒng)(2)傳入的數(shù)據(jù)信號，將測量結果以較友好的界面呈現(xiàn)出來。
而太陽模擬器(7)用于模擬空間中的太陽光。電信號測量采集系統(tǒng)(2) 用于調節(jié)太陽能電池的電負載并采集太陽能電池在光照中的電流電壓信 號。具體在真空粒子輻照環(huán)境下測量太陽電池性能退化的原位測量方法
如下將太陽能電池放在真空腔的樣品臺上正對輻照源即粒子加速器(質 子或電子加速器)方向，并抽真空。達到試驗所要求的環(huán)境后，開始輻 照。當達到某一劑量(輻照時間)后，利用樣品臺移動裝置將太陽能電 池移動到正對光學玻璃窗口區(qū)域。通過計算機發(fā)出測量的觸發(fā)信號，太 陽模擬器發(fā)出模擬太陽光，同時電信號采集測量系統(tǒng)開始運作，將采集 的數(shù)據(jù)傳輸給計算機并經(jīng)計算機處理后，將太陽能電池性能參數(shù)顯示出 來。
測量完太陽能電池性能后，利用樣品臺移動裝置將樣品移動到正對 輻照源方向，繼續(xù)輻照試驗。利用這種在線測量的方法，在輻照過程中 不需要取出太陽能電池，克服了過去測量方法的缺點。
盡管上文對本發(fā)明的具體實施方式
進行了詳細描述和說明，但是應 該指明的是，本領域的技術人員可以依據(jù)本發(fā)明的精神對上述實施方式 進行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用在未超出說明書及附圖 所涵蓋的精神時，均應在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種太陽能電池性能退化的原位測量系統(tǒng)，主要包括靶室單元和性能測量單元；所述靶室單元包括真空腔(3)、樣品臺及樣品臺移動設備(5)、光學玻璃窗(6)和輻照源接口法蘭(4)，樣品臺及樣品臺移動設備(5)設置在真空腔(3)中部，真空腔(3)底部設置有光學玻璃窗(6)，真空腔(3)上部設置有輻照源接口法蘭(4)，并通過接口法蘭(4)與輻照源相連；所述性能測量部分包括計算機控制系統(tǒng)(1)、電信號測量采集系統(tǒng)(2)和太陽模擬器(7)，計算機控制系統(tǒng)(1)與電信號測量采集系統(tǒng)(2)進行交互，并同時電連接到太陽能模擬器(7)上，電信號測量采集系統(tǒng)(2)電連接到真空腔(3)內的樣品上，并測量太陽能電池的電池性能；其中，性能測量單元的太陽能模擬器(7)對應設置于真空腔(3)下部的光學玻璃窗(6)下方并將光線透過。
2、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學玻璃窗為石英玻璃 窗°
3、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輻照源為粒子加速器。
4、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品臺可以平移或旋轉樣品。
5、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品臺移動裝置可根據(jù) 需要將樣品臺上的樣品從正對輻照源移動到正對石英玻璃窗口。
6、 如權利要求l-5任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述靶室單元進一 步可設置有監(jiān)測輻照粒子束流的束流監(jiān)測裝置。
7、 如權利要求l-5任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機控制系 統(tǒng)用于向電信號測量采集系統(tǒng)發(fā)出測量信號，并且處理電信號測量采集 系統(tǒng)傳入的數(shù)據(jù)信號，再將測量結果以較友好的界面呈現(xiàn)出來。
8、 如權利要求1-5任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽模擬器用于模擬空間中的太陽光。
9、 如權利要求1-5任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電信號測量采 集系統(tǒng)用于調節(jié)太陽能電池的電負載并采集太陽能電池在光照中的電流 電壓信號。
10、 一種太陽能電池性能退化的原位測量方法，包括以下步驟1) 將太陽能電池設置在真空腔的樣品臺上并正對輻照源的方向，再抽真空；2) 達到試驗要求的環(huán)境后，開始輻照；3) 輻射某一劑量后，通過樣品臺移動裝置將太陽能電池移動到正對 石英玻璃窗口的區(qū)域，并將太陽模擬器與進行真空粒子輻照試驗的真空 室相接，以使太陽模擬器發(fā)出的光通過光學玻璃窗照射到真空室的樣品 上；4) 通過計算機控制系統(tǒng)向電信號測量采集系統(tǒng)發(fā)出測量的觸發(fā)信 號，并使太陽模擬器發(fā)出模擬的太陽光，同時電信號采集測量系統(tǒng)開始 測量記錄數(shù)據(jù)，并將結果反饋給計算機控制系統(tǒng)，再經(jīng)計算機控制系統(tǒng) 處理后，得出太陽能電池性能的參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能電池性能退化的原位測量系統(tǒng)，包括靶室單元和性能測量單元；所述靶室單元包括真空腔、樣品臺及樣品臺移動設備、光學玻璃窗和輻照源接口法蘭，樣品臺及樣品臺移動設備設置在真空腔中部，真空腔底部設置有光學玻璃窗，真空腔上部設置有輻照源接口法蘭，并通過接口法蘭與輻照源相連；所述性能測量部分包括計算機控制系統(tǒng)、電信號測量采集系統(tǒng)和太陽模擬器，計算機控制系統(tǒng)與電信號測量采集系統(tǒng)進行交互，并同時電連接到太陽能模擬器上，電信號測量采集系統(tǒng)電連接到真空腔內的樣品上，并測量太陽能電池的電池性能。本發(fā)明的系統(tǒng)在輻照過程中不需要取出太陽能電池，克服了異位測量過程中因太陽電池在存放過程中產(chǎn)生的性能改變而帶來的測量誤差。
文檔編號G01R31/26GK101452047SQ20071019519
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權日2007年12月4日
發(fā)明者丁義剛, 馮偉泉, 劉宇明, 曹大朋, 雪 趙, 鄭慧奇 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所