用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的系統(tǒng)(10)和方法。所述系統(tǒng)(10)包括：光源(11)，所述光源被配置以發(fā)射包括兩個或更多個不同波長范圍的輻射(12)以提供輸出光譜；檢測元件(61)，所述檢測元件相對于光源(11)布置且被配置以檢測輸出光譜，其中所述檢測元件(61)是光伏裝置；評估模塊(62)，所述評估模塊連接到檢測元件(61)且被配置以根據(jù)所檢測的輸出光譜確定在一個或多個波長范圍中的輻照量；和光源控制器(13)，所述光源控制器連接到評估模塊(62)且被配置以根據(jù)在一個或多個波長范圍中的所確定的輻照量調(diào)整光源(11)的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)來修正輸出光譜。
【專利說明】用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實施方式具體而言涉及用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源和使用所模擬的太陽輻射光譜測試光伏裝置的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]能夠產(chǎn)生模擬太陽光譜的光的裝置在太陽能電池的生產(chǎn)中是公知的。這些裝置被用于執(zhí)行太陽能電池的檢查及測試，以檢驗例如轉(zhuǎn)換效率且驗證操作可靠性。
[0003]在傳統(tǒng)太陽能模擬器中，氙弧燈已被廣泛地使用。然而、氙型燈具有一些缺陷。例如，由氙弧燈產(chǎn)生的光包含在近紅外區(qū)中的相當(dāng)強的強度峰值，所述強度峰值在任何標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜中都沒有發(fā)現(xiàn)。因此，氙弧燈遭受輸出光分布和輻照效率的不佳均勻性，以及在由所述燈產(chǎn)生的光譜與太陽光譜之間的不佳光譜精度。因此，已嘗試使用除了氙弧燈以外的光源，諸如LED。
[0004]業(yè)界已在以下三個性能領(lǐng)域制定出定義太陽能模擬器性能的標(biāo)準(zhǔn):與太陽光譜的光譜頻率匹配、在待照明的物體表面上的輻照的空間均勻性，和產(chǎn)生的光通量的時間穩(wěn)定性。IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)所述三個性能領(lǐng)域定義了太陽能模擬器的分類。具體而言，IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)定義了 A類、B類和C類，其中A類具有最佳性能。因此，期望能獲得具有所述A類性能的太陽能模擬器。
[0005]在傳統(tǒng)的太陽能模擬器中，特別是考慮到所述標(biāo)準(zhǔn)IEC60904-9，使用非均勻性評估系統(tǒng)來改進所述太陽能模擬器的性能。
[0006]已知能夠最小化光源的波動且空間均勻化所發(fā)射的輻射的設(shè)備。此類設(shè)備可包括光源裝置和傳感器，所述光源裝置用于再現(xiàn)太陽輻射光譜，所述傳感器相對于光源裝置布置以檢測由所述光源裝置發(fā)射的輻射。然后，控制系統(tǒng)可調(diào)節(jié)光源裝置的發(fā)射參數(shù)以最小化波動并空間均勻化所發(fā)射的輻射。
[0007]然而，控制燈的強度以獲得輻照的空間均勻性可能影響由所述燈產(chǎn)生的波長，從而降低太陽光譜的模擬精度。
[0008]舉例來說，當(dāng)使用氙型燈時，光強度是通過控制供應(yīng)至氙型燈的電流和電壓來調(diào)整的。然而，改變這些參數(shù)通常影響由所述氙型燈產(chǎn)生的所有波長。因此，不可能例如在不同應(yīng)用中精確地模擬和再現(xiàn)太陽光譜。
[0009]因此，需要改進由太陽能模擬器產(chǎn)生的太陽光譜的模擬精度和可再現(xiàn)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于上文，提供了如獨立系統(tǒng)權(quán)利要求所述的用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的系統(tǒng)，和如獨立方法權(quán)利要求所述的用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的方法。本發(fā)明的進一步方面、優(yōu)點和特征可由從屬權(quán)利要求、描述和附圖而顯見。
[0011]根據(jù)一個方面，提供了用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括:光源，所述光源被配置以發(fā)射包括兩個或更多個不同波長范圍的輻射以提供輸出光譜；檢測元件，所述檢測元件相對于光源布置且被配置以檢測輸出光譜，其中所述檢測元件是光伏裝置；評估模塊，所述評估模塊連接到檢測元件且被配置以根據(jù)所檢測的輸出光譜確定在一個或多個波長范圍中的輻照量；和光源控制器，所述光源控制器連接到評估模塊且被配置以根據(jù)所確定的在一個或多個波長范圍中的輻照量調(diào)整光源的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)來修正輸出光譜。
[0012]根據(jù)另一個方面，提供了用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的方法。所述方法可包括:操作光源以發(fā)射包括兩個或更多個不同波長范圍的輻射，其中兩個或更多個不同波長范圍提供輸出光譜；檢測輸出光譜；根據(jù)所檢測的輸出光譜，確定在一個或多個波長范圍中的輻照量；和根據(jù)所確定的在一個或多個波長范圍中的輻照量調(diào)整光源的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)以修正輸出光譜。
[0013]本發(fā)明針對用于實現(xiàn)所公開的方法的系統(tǒng)且本發(fā)明包括用于執(zhí)行各所描述的方法步驟的系統(tǒng)部件。這些方法步驟可經(jīng)由硬件元件、通過適當(dāng)軟件程序化的計算機，或通過所述兩者的任何組合或以任何其他方式執(zhí)行。此外，本發(fā)明還針對方法，所描述的系統(tǒng)通過該方法而操作。所述方法包括用于實現(xiàn)系統(tǒng)的每個功能的方法步驟。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]因此，可通過參考實施方式獲得上文簡要概述的本發(fā)明的更特定描述，從而可詳細地理解本發(fā)明的上述特征的方式。附圖涉及本發(fā)明的實施方式且附圖描述在下文中:
[0015]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的用于光伏裝置的測試系統(tǒng)的實施方式；
[0016]圖2圖示光伏裝置的示例性1-V (電流對電壓)曲線；
[0017]圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的不均勻性評估系統(tǒng)的實施方式；
[0018]圖4示例性地圖示光伏裝置的外量子效率(EQE)曲線、內(nèi)量子效率(IQE)曲線和表面反射比(SR)；
[0019]圖5圖示根據(jù)本文所述的實施方式的用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的系統(tǒng)；和
[0020]圖6圖示例如結(jié)合IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)的在應(yīng)用本發(fā)明之前(a)和之后(b)自EQE曲線提取出的輻照度分布。

【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)將對本發(fā)明的各種實施方式進行詳細參考，所述實施方式的一個或多個示例圖示在諸圖中。在諸圖的以下描述中，相同元件符號代表相同元件。通常，僅描述對于各實施方式的差異。各示例是作為對本發(fā)明的說明而提供的，且各示例并不旨在作為對本發(fā)明的限制。此外，圖示或描述為一個實施方式的一部分的特征可用于其他實施方式或結(jié)合其他實施方式一起使用，以產(chǎn)生更進一步實施方式。本描述意圖包括所述修改和變化。
[0022]本發(fā)明特別針對諸如太陽光模擬器的光源的校準(zhǔn)，以便測試太陽能電池。根據(jù)一些實施方式，本發(fā)明針對校準(zhǔn)光源以最佳化對太陽輻射的光譜匹配。根據(jù)一些實施方式，本發(fā)明針對校準(zhǔn)光源以最佳化光譜匹配且同時最佳化所述光源的空間均勻性。在此上下文中的“測試”太陽能電池應(yīng)被理解為，使用標(biāo)準(zhǔn)化光入射來照射應(yīng)被測試的太陽能電池，以獲得關(guān)于所述太陽能電池的質(zhì)量和性能的信息。太陽能電池的測試通常在太陽能電池的生產(chǎn)之后對每一太陽能電池進行。因此，測試可以是太陽能電池生產(chǎn)的最終步驟中的一個步驟。
[0023]光源的“校準(zhǔn)”應(yīng)理解為:光源的發(fā)射根據(jù)在檢測元件上引起的光源的效果而調(diào)整。將在下文中更詳細地解釋特定效果和如何根據(jù)本發(fā)明進行調(diào)整?？衫缭陂_始測試太陽能電池之前進行如本文所理解的光源的校準(zhǔn)。此外，校準(zhǔn)可以可選的時間間隔進行，諸如在可選的時間之后(例如，在一天之后或更頻繁)進行或在可選數(shù)目的已測試太陽能電池之后(例如，在測試5000個或更多個太陽能電池之后)進行。
[0024]本發(fā)明具體而言所基于的理念是:評估由光源產(chǎn)生的輻射在一個或多個選定的波長范圍中的光譜分布，且本發(fā)明提供閉環(huán)控制以調(diào)整光源的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)，來將通過光源產(chǎn)生的輻射與太陽輻射光譜的光譜匹配最佳化。因此，光源可被校準(zhǔn)以最佳化光譜匹配。根據(jù)一些實施方式，光源被校準(zhǔn)以最佳化光譜匹配以且同時最佳化光源的空間均勻性。
[0025]圖1圖示用以對例如太陽能電池的光伏裝置15執(zhí)行測試和檢查的測試系統(tǒng)10的示例性實施方式。根據(jù)實施方式，待測試的主要太陽能參數(shù)是開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)、最大功率(Pmax)、效率和填充因子。雖然在以下描述中明確地論述了光伏裝置15，但是應(yīng)理解本發(fā)明還適用于需要模擬太陽光譜的光輻射的照明的其他系統(tǒng)或裝置。
[0026]測試系統(tǒng)10可包括諸如太陽能模擬器的光源11和支架，該支架上放置光伏裝置15的支持物(未圖示)。光源11可被配置以朝向光伏裝置15發(fā)射電磁輻射12。在某些情況下，光源11包括被分成數(shù)個單元的輻射板，且每個單元包括多個例如LED的發(fā)光元件，所述發(fā)光元件發(fā)射不同波長以提供模擬太陽輻射光譜的輸出光譜。光源11可進一步包括冷卻系統(tǒng)以消散例如由發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量。
[0027]光源11可被布置在距光伏裝置15的預(yù)定距離處。根據(jù)實施方式，在光源11和光伏裝置15之間的距離可取決于發(fā)光元件的數(shù)目在50mm到800mm和更多之間變化，所述發(fā)光元件用以確保在光伏裝置15的實質(zhì)整個表面上發(fā)射的輻射的空間均勻性。
[0028]為了盡可能均勻地提供輸出光譜以增強整體輻照效率，可在光源11和光伏裝置15之間的中間位置選擇性地提供一個或多個光學(xué)透鏡(未圖示)，以使得通過所述一個或多個透鏡的輻射12被均勻化且以最大化的光分布性能到達光伏裝置15的整個表面。光學(xué)透鏡可由塑料材料制成，所述塑料材料諸如丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)或高密度聚乙烯(HOPE)。光學(xué)透鏡也可由諸如石英的玻璃材料制成。
[0029]光源控制器14可被連接到光源11。根據(jù)實施方式，光源控制器14可被配置以例如根據(jù)預(yù)設(shè)條件或參數(shù)，諸如待測試的光伏裝置的類型、測試條件等來控制光源11。光源控制器14可被配置以個別地或成組地控制光源11的燈，例如LED。
[0030]根據(jù)實施方式，接觸元件16可提供到光伏裝置15的連接。例如，可提供兩對接觸元件16，其中每一對接觸元件16可包括用于分別接觸光伏裝置15的前表面和背表面的前接觸和背接觸。第一對接觸元件可被配置以測量電壓或電壓降，且第二對接觸元件可被配置以測量電流，以便啟動例如電子負載I;測量。接觸元件16可建立到測量裝置14的連接。
[0031]根據(jù)實施方式，處理器裝置17可被連接到測量裝置14，且處理器裝置17可適于評估由所述測量裝置14獲得的測量數(shù)據(jù)。例如，處理器裝置17可接收來自測量裝置的電壓和電流數(shù)據(jù)(模擬或數(shù)字)且處理器裝置17可導(dǎo)出光伏裝置15的一個或多個特定參數(shù)。所述的特定參數(shù)可包括但不限于，開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)、最大功率(Pmax)、效率或填充因子。處理器裝置17可進一步被配置為用戶界面，以允許用戶控制測試程序(例如，測量設(shè)置、測試參數(shù)，等等)且向用戶提供例如關(guān)于上述特定參數(shù)的測量結(jié)果。雖然圖示為分別的實體，但是應(yīng)理解，測量裝置14和處理器裝置17可被包括在一個單一實體中。
[0032]圖2圖示使用圖1的測試系統(tǒng)獲得的例如太陽能電池的光伏裝置15的示例性1-V(電流對電壓)曲線。曲線可例如被顯示在與關(guān)于圖1所述的處理器裝置17相關(guān)聯(lián)的顯示器上。
[0033]水平軸(X軸)表示電壓，且垂直軸(Y軸)表示使用例如由圖1中所示的接觸元件16提供的配置所測量的電流。根據(jù)所測量的曲線可以提取光伏裝置15的特定參數(shù)。如圖2中所示，可從測量曲線直接獲得開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)和最大功率(Pmax)。
[0034]為了獲得可靠的測試結(jié)果，光源11應(yīng)符合上述IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)定義了具體而言A類、B類和C類的類別，其中為每一個類別定義了在上述三個不同性能領(lǐng)域中的關(guān)于光源性能的特定條件，所述三個不同性能領(lǐng)域為:與太陽光譜的光譜頻率匹配、在待照明的物體的表面上的輻照的空間均勻性，和所產(chǎn)生的光通量的時間穩(wěn)定性。用于改進例如上述測試系統(tǒng)10的光源11的光源性能的傳統(tǒng)系統(tǒng)通常解決了:第二性能領(lǐng)域，即輻照的空間均勻性(見圖3);和第三性能領(lǐng)域，即所產(chǎn)生的光通量的時間穩(wěn)定性。如將參考圖5描述的本發(fā)明的系統(tǒng)可解決第一性能領(lǐng)域，即，與太陽光譜的光譜頻率匹配。
[0035]圖3圖示用于評估由例如圖示在圖1中的光源11發(fā)射的輻射的均勻性的不均勻性評估系統(tǒng)30的示例性實施方式。對于空間均勻性，IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下。
[0036]1.推薦將封裝結(jié)晶硅單元或微型模塊用作均勻性檢測器，以便通過測量該均勻性檢測器的短路電流來確定在模擬器的測試區(qū)域中的輻照的不均勻性。均勻性檢測器應(yīng)具有適合于模擬器的光譜響應(yīng)。均勻性檢測器的線性度和時間響應(yīng)應(yīng)符合被測量的模擬器的特性。
[0037]2.將指定測試區(qū)域分成至少64個同等大小(按面積計)的測試位置(區(qū)塊)。最大均勻性檢測器大小應(yīng)為以下各項中的最小項:a)指定測試區(qū)域除以64,或b) 400cm2。
[0038]3.由檢測器測量所覆蓋的區(qū)域應(yīng)為指定測試區(qū)域的100%。
[0039]4.測量位置應(yīng)在指定測試區(qū)域上均勻地分布。
[0040]參看圖3，不限于所圖示的情況，用于評估由光源11發(fā)射的輻射的均勻性的不均勻性評估系統(tǒng)30可包括參考光伏裝置31，所述參考光伏裝置31具有已知性能特性且通常在分路條件下與例如精密電阻器的電阻器放置在一起。參考光伏裝置31可界定待照明的測試區(qū)域，且參考光伏裝置31可例如被分成64個單元，如由上文說明的IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)所要求的。參考光伏裝置31可具有前側(cè)31a和背側(cè)31b。根據(jù)實施方式，前接觸31d和一個或多個背接觸31c分別提供在所述參考光伏裝置31的前側(cè)31a和背側(cè)31b上。在此示例中總共64個前接觸31d (由元件符號33所示)可被連接到模擬多路復(fù)用器32，而所述模擬多路調(diào)制器32可被連接到放大器35。一個或多個背接觸31c還可以連接到所述放大器35以便允許，例如在每個前接觸和一個或多個背接觸之間的電壓差的測量和放大。
[0041]根據(jù)一些實施方式，處理裝置36被連接到放大器35和多路復(fù)用器32。處理裝置36可被配置以控制模擬多路復(fù)用器32。例如，處理裝置36可控制模擬多路復(fù)用器32以掃描64個前接觸33 (即，順序地選擇至少一些多路復(fù)用器32的通道)，以便當(dāng)參考光伏裝置31被光源11照明時，獲得每個前接觸33相對于背接觸34的一個或多個電壓值。根據(jù)一些實施方式，處理裝置36包括一個或多個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器以將自放大器35接收的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。根據(jù)一些實施方式，一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可被關(guān)聯(lián)到模擬多路復(fù)用器32的所有通道。在此情況下，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可將由模擬多路復(fù)用器32的當(dāng)前選中的通道提供的信號進行轉(zhuǎn)換。根據(jù)一些實施方式，處理器裝置37經(jīng)由例如RS232連接的接口連接到處理裝置36，且數(shù)字信號被提供給處理器裝置37。處理器裝置37隨后可由所獲得的電壓值導(dǎo)出均勻性圖。均勻性圖可圖示彩色的參考光伏裝置31的64個單元，以便指示在每一單元處的輻照強度。
[0042]根據(jù)一些實施方式，處理裝置36被包括在處理器裝置37中。
[0043]圖4圖示例如太陽能電池的光伏裝置的示例性量子效率和表面反射比曲線。
[0044]每一光伏裝置具有特定量子效率(Quantum Efficiency;QE)曲線。QE曲線允許提取在每一波長處的輻照量。待測試的光源可利用可調(diào)波長工作以便允許記錄量子效率曲線，及可任選的表面反射比曲線，所述量子效率曲線和表面反射比曲線如圖4中所示。圖示了作為波長的函數(shù)的內(nèi)量子效率(IQE)41、外量子效率(EQE)42，和表面反射比(SR)43的示例。
[0045]根據(jù)實施方式，本發(fā)明使用QE，且具體而言使用EQE，以在每一波長處提取適量的輻照來例如根據(jù)IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)評估光源的輸出光譜的光譜匹配。
[0046]圖5圖示根據(jù)本文所述的實施方式的用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的系統(tǒng)60。光源11可發(fā)射具有不同波長的輻射12從而模擬太陽輻射。具體而言，光源11可被配置以發(fā)射包括兩個或更多個不同波長范圍的輻射12，以提供模擬太陽輻射光譜的輸出光譜。根據(jù)實施方式，可在太陽輻射的發(fā)射光譜上選擇兩個或更多個不同波長范圍。例如，兩個或更多個波長范圍可從包括藍色、綠色、黃色、紅色、紅外線和紫外(UV)波長范圍的群組中選擇。
[0047]根據(jù)實施方式，光源11可包括發(fā)射不同波長的例如LED的發(fā)光元件的陣列或矩陣(示意地圖示在圖63中)。根據(jù)實施方式，光源11可進一步包括分成多個單元的輻射板，且每個單元可包括多個發(fā)光元件。矩陣可包括兩個或更多個獨立的區(qū)域，所述區(qū)域允許例如使用參考圖3所述的方法以校準(zhǔn)空間均勻性。在圖5中，三個獨立的區(qū)域示意地顯示在圖63中。
[0048]輻射12可朝向檢測元件61發(fā)射，所述檢測元件61可相對于光源11布置且被配置以檢測由光源11發(fā)射的輸出光譜。所述檢測元件61可以是一個或多個光伏裝置。特別地，所述檢測元件可以是光伏裝置陣列。使用光伏電池是有益的，因為所述使用對應(yīng)于用于測試太陽能電池的裝置的應(yīng)用。
[0049]如本文所使用的光伏電池具體而言可以是金屬貫穿式背電極(Metal WrapThrough;MWT)電池。在MWT電池中，不僅背側(cè)接觸被印刷在電池的背側(cè)上，而且前側(cè)的N型摻雜區(qū)域的接觸(特別地匯流條)也被定位在背表面上。然而，收集接合或指部可仍定位在太陽能電池的前側(cè)上。與傳統(tǒng)太陽能電池相比，MWT允許小的遮蔽。
[0050]根據(jù)本發(fā)明，一個或多個光伏裝置可以是一個或多個微電池。術(shù)語微電池應(yīng)代表尺寸在1xlOmm和30x30mm之間的光伏電池，且可任選地，代表尺寸為20x20mm的光伏電池。
[0051]為了盡可能均勻地提供輸出光譜以增強整體輻照效率，可在光源11和檢測元件61之間的中間位置選擇性地提供一個或多個光學(xué)透鏡(未圖示)，以使得通過所述一個或多個透鏡的輻射12被均勻化且以最大化的光分布性能到達檢測元件的整個表面。光學(xué)透鏡可由塑料材料制成，所述塑料材料諸如丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)或高密度聚乙烯(HOPE)。光學(xué)透鏡也可由諸如石英的玻璃材料制成。
[0052]根據(jù)實施方式，檢測元件61是光伏裝置或具有特定量子效率(QE)，且具體而言特定外量子效率(EQE)的太陽能電池。光源11可利用可調(diào)波長工作以便可記錄檢測元件61的EQE曲線。這是特別有利的，因為不必提供具有已知特性的檢測元件作為參考檢測元件。具體而言，待例如根據(jù)參考圖1所述的方法測試的光伏裝置，或用于評估由參考圖3所述的光源發(fā)射的輻射的均勻性的參考光伏裝置31可根據(jù)本發(fā)明用于將輸出光譜與太陽輻射光譜匹配的目的。
[0053]根據(jù)實施方式，評估模塊62可被連接到檢測元件61且被配置以根據(jù)所檢測的輸出光譜確定在一個或多個波長范圍中的輻照量。根據(jù)實施方式，評估模塊62可適于根據(jù)所記錄的EQE曲線在每一波長范圍中提取輻照量。在下文中描述用于提取所述輻照量的方法。
[0054]根據(jù)在一個或多個波長范圍中的所述輻照量，評估模塊62可對于所述一個或多個波長范圍，例如使用IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)，來確定光源11的輸出光譜的光譜匹配。根據(jù)所述確定的匹配，評估模塊62可指示光源控制器13調(diào)整光源11的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)，以便獲得例如對太陽輻射的最佳光譜匹配(閉環(huán)控制)。具體而言，評估模塊62可指示光源控制器13調(diào)整與由光源11發(fā)射的一個或多個波長范圍相關(guān)聯(lián)的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)。因此，可校準(zhǔn)光源11。
[0055]輻射發(fā)射參數(shù)可包括光源的各個發(fā)光元件的強度。例如，可改變各個發(fā)光元件的驅(qū)動電流以改變所發(fā)射光的強度。根據(jù)實施方式，調(diào)整所述輻射發(fā)射參數(shù)可包括啟用或停用光源11的各個發(fā)光元件。
[0056]根據(jù)實施方式，檢測元件61也可具有空間分辨能力以便檢測從光源11發(fā)射出的輻射12的空間均勻性。在此情況下，評估模塊62可進一步被配置以評估所述空間均勻性且指示光源控制器13調(diào)整光源11的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)，以便獲得最佳空間均勻性。所述使用的方法和系統(tǒng)可與上文參考圖3的不均勻性評估系統(tǒng)所述的方法和系統(tǒng)實質(zhì)上相同。例如，可使用具有多個單元的參考光伏裝置31。根據(jù)一些實施方式，可提供超過一個光伏裝置以實施空間分辨能力。
[0057]根據(jù)實施方式，圖5的系統(tǒng)60可與圖3的不均勻性評估系統(tǒng)30結(jié)合，且可任選地還與圖1的測試系統(tǒng)10結(jié)合。換句話說，圖5的系統(tǒng)60、圖3的不均勻性評估系統(tǒng)30和圖1的測試系統(tǒng)10可實施為一個單一系統(tǒng)。具體而言，上文對于圖3的不均勻性評估系統(tǒng)30和/或圖1的測試系統(tǒng)10所述的所有特征也可以存在于圖5的系統(tǒng)中，反之亦然。舉例來說，例如圖3的參考光伏裝置31的一個單一檢測元件61可同時用于不均勻性評估和光譜匹配。因此，可同時最佳化空間均勻性和光譜匹配。
[0058]在下文中，描述了用于在某種波長下從EQE曲線提取輻照量的示例性方法。
[0059]1.逐個地選取波長并測量短路電流Isc。
[0060]2.使用已知公式提取總輻照度_1 ] EQE=^EU)=
[0062]3.將對于每一預(yù)定波長范圍(間隔)的輻照量與IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)比較以用于類別評估。
[0063]根據(jù)如上所解釋的比較結(jié)果，可調(diào)整光源11的輻射發(fā)射參數(shù)以便獲得對太陽輻射的最佳光譜匹配，以達到IEC60904-9的A類水平。因此，可校準(zhǔn)光源11。
[0064]圖6圖示在應(yīng)用本發(fā)明之前(a)和之后(b)從EQE曲線提取的示例性輻照度分布。垂直軸表示在某些波長范圍(間隔)中的總輻照度(I)的百分比，且水平軸表示所述波長范圍(λ，以納米為單位)。舉例來說，波長范圍包括以下波長范圍中的至少一個:440nm至485nm(峰值在465nm處；藍色)、440nm至485nm(峰值在632nm處；紅色)、485nm至570nm(峰值在520nm處；綠色)、750nm至810nm (峰值在780nm處)、810nm至875nm (峰值在820nm處),和875nm至975nm (峰值在940nm處)。
[0065]圖6 (a)圖示在應(yīng)用本發(fā)明之前從EQE曲線提取的示例性輻照度分布。曲線51表示所進行的實際測量。曲線52和曲線54分別表示對IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)的A類所允許的最大閾值和最小閾值。曲線53表示所述IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)。
[0066]圖6 (b)圖示在應(yīng)用本發(fā)明之后從EQE曲線提取的示例性輻照度分布。曲線55表示例如使用圖5的系統(tǒng)所進行的實際測量。曲線52和曲線54再次分別表示對IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)的A類所允許的最大閾值和最小閾值。曲線53表示所述IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)。
[0067]舉例來說，短路電流Isc和標(biāo)稱短路電流之差，在應(yīng)用本發(fā)明之前是0.56A，而在應(yīng)用本發(fā)明之后是0.003A。這清楚地表明通過本發(fā)明獲得的模擬太陽光譜的精度和可再現(xiàn)性的顯著改善。
[0068]應(yīng)予理解的是，使用量子效率曲線確定在一個或多個波長范圍中的輻照量僅為示例，且可將各種其他方法用于所述確定。
[0069]在下文中，描述了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性方法。應(yīng)予理解的是，所述方法可通過上文參考圖5所述的系統(tǒng)進行。此外，上文參考圖5所述的系統(tǒng)可被配置以進行如下方法。
[0070]—種用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源的方法可包括:提供光源以發(fā)射包括兩個或更多個不同波長范圍的輻射，其中所述兩個或更多個不同波長范圍提供輸出光譜；檢測輸出光譜；根據(jù)所檢測的輸出光譜，確定在一個或多個波長范圍中的輻照量；和根據(jù)所確定的在一個或多個波長范圍中的輻照量調(diào)整光源的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)來修正輸出光譜。例如，可修正光源的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)以將輸出光譜與太陽輻射光譜匹配。因此，可校準(zhǔn)光源。
[0071]根據(jù)實施方式，確定在一個或多個波長范圍中的輻照量可包括:確定為光伏裝置的檢測元件的量子效率，具體而言，一個或多個波長范圍上的量子效率曲線；和根據(jù)所確定的量子效率提取出在一個或多個波長范圍中的輻照量。
[0072]根據(jù)實施方式，所述方法可包括:檢測輸出光譜的空間均勻性；和調(diào)整一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)以空間均勻化輸出光譜。
[0073]根據(jù)實施方式，調(diào)整光源的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)可包括啟用和/或停用光源的各個發(fā)光兀件。
[0074]根據(jù)實施方式，所述方法可包括使用具有一個或多個被調(diào)整輻射發(fā)射參數(shù)的光源來測試光伏裝置。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可獲得從光源發(fā)射出的模擬太陽光譜與實際太陽光譜的光譜匹配。因此，改進了所述模擬太陽光譜的模擬精度和可再現(xiàn)性。
[0076]雖然前述內(nèi)容是針對本發(fā)明的實施方式，但是可在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計本發(fā)明的其他和進一步實施方式，且本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求書所決定的。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)(60)，用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源(11)，所述系統(tǒng)包括: 光源(11)，所述光源(11)被配置以發(fā)射包括兩個或更多個不同波長范圍的輻射(12)以提供輸出光譜； 檢測元件(61)，所述檢測元件￠1)相對于所述光源(11)布置且被配置以檢測所述輸出光譜，其中所述檢測元件￠1)是光伏裝置； 評估模塊(62)，所述評估模塊￠2)連接到所述檢測元件￠1)且被配置以根據(jù)所述經(jīng)檢測的輸出光譜確定在一個或多個波長范圍中的輻照量；和 光源控制器(13)，所述光源控制器(13)連接到所述評估模塊￠2)且被配置以根據(jù)在所述一個或多個波長范圍中的所述經(jīng)確定的輻照量調(diào)整所述光源(11)的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)來修正所述輸出光譜。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光源(11)包括被分成數(shù)個單元的輻射板，且每個所述單元包括多個發(fā)光元件，所述多個發(fā)光元件中的一個或多個發(fā)射不同波長。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述光源(11)被配置以產(chǎn)生具有可調(diào)波長的輸出光譜。
4.如權(quán)利要求1至3中的一項所述的系統(tǒng)，其中所述兩個或更多個不同波長范圍是在太陽輻射的發(fā)射光譜上選擇的。
5.如權(quán)利要求1至4中的一項所述的系統(tǒng)，其中所述兩個或更多個波長范圍選自包括以下波長范圍的群組:藍色、綠色、黃色、紅色、紫外和紅外波長范圍。
6.如權(quán)利要求1至5中的一項所述的系統(tǒng)，進一步包括布置在所述光源(11)和所述檢測元件￠1)之間的一個或多個光學(xué)透鏡。
7.如權(quán)利要求1至6中的一項所述的系統(tǒng)，其中所述檢測元件￠1)包括超過一個光伏裝置以檢測所述輸出光譜。
8.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述光伏裝置是微電池。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述微電池是MWT微電池。
10.如權(quán)利要求1至9中的一項所述的系統(tǒng)，其中所述評估模塊(62)被配置以根據(jù)所述檢測元件￠1)的量子效率，確定在所述一個或多個波長范圍中的輻照量。
11.如權(quán)利要求1至10中的一項所述的系統(tǒng)，其中所述檢測元件(61)具有進一步空間分辨能力，以檢測所述輸出光譜的空間均勻性。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述光源控制器(13)被進一步配置以調(diào)整所述光源(11)的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)，以空間均勻化所述輸出光譜。
13.一種方法，用于校準(zhǔn)模擬太陽輻射光譜的光源，所述方法包括: 操作光源(11)以發(fā)射包括兩個或更多個不同波長范圍的輻射，其中所述兩個或更多個不同波長范圍提供輸出光譜； 通過利用檢測元件￠1)檢測所述輸出光譜，所述檢測元件￠1)為光伏裝置； 根據(jù)所述經(jīng)檢測的輸出光譜確定在一個或多個所述波長范圍中的輻照量；和 根據(jù)在所述一個或多個波長范圍中的所述經(jīng)確定的輻照量，調(diào)整所述光源(11)的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)以修正所述輸出光譜。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中確定在所述一個或多個波長范圍中的所述輻照量包括: 確定用以檢測所述輸出光譜的所述檢測元件￠1)的量子效率；和 根據(jù)所述經(jīng)確定的量子效率提取在所述一個或多個波長范圍中的所述輻照量。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，進一步包括: 檢測所述輸出光譜的空間均勻性；和 調(diào)整一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)以空間均勻化所述輸出光譜。
16.如權(quán)利要求13至15中的一項所述的方法，其中調(diào)整所述光源(11)的所述一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)包括:啟用和/或停用所述光源(11)的各個發(fā)光元件。
17.如權(quán)利要求13至16中的一項所述的方法，進一步包括: 使用具有所述經(jīng)調(diào)整的一個或多個輻射發(fā)射參數(shù)的所述光源(11)測試光伏裝置。
18.如權(quán)利要求13至17中的任一項所述的方法，其中所述檢測元件￠1)包括超過一個光伏裝置以檢測所述輸出光譜。
19.如權(quán)利要求13至18中的任一項所述的方法，其中所述光伏裝置是微電池。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述微電池是MWT微電池。
【文檔編號】G01R35/00GK104280709SQ201310386163
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】A·沃爾坦, M·馬爾蒂雷 申請人:應(yīng)用材料意大利有限公司