[实用新型]光伏器件多光强伏安特性测试系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光电测试技术领域，更具体地，涉及一种光伏器件多光强伏安特性测试系统。

背景技术

伴随人口和经济的增长，全球能源消耗也急剧上升，预计到2050年，地球人口将达到120亿，全球能量消耗总量达28TW。同时随着石油等不可再生能源的不断消耗，届时将出现巨大的能源缺口。因此，发展清洁可再生能源成为时代的需求，太阳能电池的发展也应运而生，并不断发展。

随着经济的不断发展，市场对技术等需求愈加严格，现市场应用最广泛的硅基半导体太阳能电池以及薄膜太阳能电池高成本、低效益以及环境污染等缺点日益显著。而材料价格低廉，制作工艺相对简单，制备成本低，设备投资少，而且使用寿命长，性能稳定，无污染无毒害的以染料敏化太阳能电池为代表的第三代太阳能电池技术备受关注。与传统的硅基和薄膜太阳能电池的工作原理不同，染料敏化太阳能电池中光吸收和电荷载流子传输分别在不同材料中进行，能够在弱光条件下工作，也是目前太阳能电池领域中唯一可实现透明的装置，这也是该类型电池作为新能源应用方面的一个显著优势。

在对染料敏化太阳能电池等光伏器件的研究过程中，精确地测试太阳能电池的伏安特性，可以得到一些重要参数，如开路电压（V_oc）、短路电流（I_sc）、填充因子（FF）、最大输出功率（P_max）、转换效率（η）等，特别是测量不同入射光强度条件下的器件伏安特性，能够更直观地表征电池器件的性能。因此研究光伏器件多光强测试方法和系统对研究及提高太阳能电池效率具有重大的实际意义。

美国Newport公司开发的Oriel I-V特性测试系统，可对太阳能电池的伏安特性和器件物理参数进行测试和计算，包括开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、填充因子(FF)、最大输出功率(Pmax)、转换效率(η)等参数，该系统包括太阳光模拟器、数字源表、标准电池、电池支架、探针组件、配套软件等。尽管该系统数据测试精确，但是光照强度的标定必须采用全人工操作的方式，同时在标定和测试时，不能保证标定电池及样品电池都处于光源中心完全一致的位置，从而引入一定的测量误差。此外，若要测试光伏器件在不同光照强度下的伏安特性，需要用人工操作的方式设定光照强度，大范围地调节光源的驱动功率，这极大地增加了整个测试的复杂性。同时大范围地调节光源驱动的输出功率将会加速光源的衰退，造成光源的输出不稳定，极大地缩短了光源的使用寿命。因此可认为该仪器只能测试太阳能电池在标准光强下的伏安特性。现有的光伏器件测试系统或者装置也存在相同的问题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种光伏器件多光强伏安特性测试系统，在不改变光源设置的情况下，实现对光强的自动化精确控制，且保证光谱分布不变，方便快捷，能有效延长光源的使用寿命，样品测试精度高，还能测试不同温度下样品电池的特性参数，为进一步研究温度对光伏器件工作特性的影响提供依据。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种光伏器件多光强伏安特性测试系统，其特征在于，包括太阳光模拟器、光强选择模块、测试标定模块和控制计算模块；所述光强选择模块包括转盘，所述转盘为周向均匀布有多个通光孔的圆盘结构，通过转动所述转盘，能分别使这些通光孔的中心与所述太阳光模拟器的输出光路中心重合；所述测试标定模块包括移动平台、测试电路和标定电路，所述移动平台用于放置标定电池和样品电池，通过移动所述移动平台，能分别使标定电池和样品电池位于所述转盘的输出光路中心，所述测试电路和所述标定电路分别连接所述控制计算模块。

优选地，所述通光孔中一个用黑色隔板全封，透光率为0，另一个为通孔，透光率为100%，其它通光孔内分别布置不同目数的丝网。

优选地，所述转盘的直径为400nm，所述通光孔的直径均为70mm。

优选地，所述太阳光模拟器包括氙灯、聚光器和滤波片，所述聚光器位于所述氙灯的正前方，其中心与所述氙灯的中心水平，所述滤波片位于所述聚光器的输出光路上。

优选地，所述光强选择模块还包括步进电机，所述控制计算模块分别通过氙灯电源连接所述氙灯，通过电机驱动与电源装置连接所述步进电机，通过平台驱动与电源装置连接所述移动平台。

优选地，还包括温控模块。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）在不改变光源设置的情况下，通过转盘实现对光强的自动化精确控制，且保证光谱分布不变，方便快捷，能有效延长光源的使用寿命，节约成本。