[发明专利]一种以LED为光源的硅太阳能电池快速光衰装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池和组件的光衰技术，具体地说是一种可以在某个波段，或者全日光光谱波段产生若干个太阳辐照强度的，可以用来对硅太阳能电池及其组件进行快速光衰实验或光衰检验的一种以LED为光源的硅太阳能电池快速光衰装置。

背景技术

由于硅太阳能电池表面钝化技术的不断完善，晶体硅太阳能电池的转换效率不断得到提升。目前含有正背面双层钝化膜的晶体硅太阳能电池（PERC）已经得到商业化量产；单晶PERC电池的平均量产转换效率已经突破21%；多晶PERC电池的量产效率也接近或超过20%。

由于表面钝化技术的日趋完善，使得晶体硅太阳能电池对于体材料的要求日益严苛，具体就表现在晶体硅太阳能电池的光致衰减方面。晶体硅太阳能电池的光致衰减主要认为是由硅材料中的氧所引起的。在硅片的制备过程中不可避免地会引入一些极少量的氧原子。这些氧原子与P型硅中的掺杂剂硼可以形成硼氧复合体。这些复合体会束缚住硅片内的少数载流子——电子，从而导致硅片的少子寿命下降，电池转换效率下降。这种衰减通常发生在有载流子注入的情况下。由于太阳电池经过光照后便会自身产生载流子，因此这种衰减也就称之为光致衰减（光衰）。之前的太阳电池，通常背面没有进行表面钝化，直接由硅片与金属电极接触，故载流子的复合速率很高，远远大于材料内部硼氧复合体带来的载流子复合速率。因此之前的太阳电池存在光衰，但是光衰幅度并不是太大。正常情况下经过5H氙灯模拟日光照射（1kW/m²），单晶电池效率相对光衰率也就2%左右，多晶则更小。但是经过正背面双面钝化后，电池表面的复合速率大幅度降低，以至于硼氧复合体形成后的硅片体内复合速率成为影响材料少子寿命和电池转换效率的主要因素。一般情况下，PERC电池经过5H氙灯模拟日光照射（1kW/m²）转换效率相对光衰率可以达到5%甚至更高。

光衰需要一个过程，一般在氙灯光源辐照下，当电池表面辐照功率达到1kW/m²时，电池表面温度控制在60度以下，照射5至6小时，电池转换效率可以衰减到最低。为保证太阳电池的品质，光衰率是一个必须频繁抽检的指标之一。但是每次数个小时的辐照，占有较长时间，很难做到检验结果的及时化；另外氙灯的辐照功率毕竟有限，想要快速、及时地反映光衰检验结果就需要开发新型光源。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种以LED为光源的硅太阳能电池快速光衰装置，将打破现有普遍应用的金卤灯、氙灯等光源，用稳定的、廉价的、高光强的、长寿命的固态发光器件LED作为光源，使得大大降低装备制造成本和维护成本成为可能；也使得快速、及时反映硅太阳能电池光衰检验结果成为可能。

按照本发明的技术方案：

一种以LED为光源的硅太阳能电池快速光衰装置，包括机箱壳体、LED光源机构、光学汇聚机构、边缘光学反射机构、光强检测机构、驱动控制装置、光衰平台、LED灯阵风冷装置以及LED基板冷却水通道；

机箱壳体呈长方体框形结构，机箱壳体将整个装置包裹；述机箱壳体内部中央位置设置有LED光源机构；在LED光源机构的左右端两侧各设置一个LED灯阵风冷装置；在所述LED光源机构的下方设置光学汇聚机构；同时在光学汇聚机构下方，沿光学汇聚机构边缘，设置一圈一定高度的边缘光学反射机构，以进一步防止光线外泄；

在紧靠边缘光学反射机构的下方，设置有光衰平台；

所述光衰平台采用抽屉式结构，可以抽出与推入，以便于光衰处理的太阳能电池片的取放；

在所述光衰平台上设置有光强检测机构；

LED光源机构的基板上设置有LED基板冷却水通道；

在整个LED光源机构的上方，设置有驱动控制装置，所述驱动控制装置固定在机箱壳体内部的最上方；

LED光源机构采用水冷和风冷双重冷却的方式。

对上述技术方案的改进：LED光源机构通过LED基板冷却水通道实现水冷的冷却方式；

LED基板冷却水通道包括LED光源基板、冷却水进水口和冷却水出水口，LED光源基板上并排间隔设置有多个散热片。

对上述技术方案的改进：LED光源机构通过灯阵风冷装置实现风冷的冷却方式。

对上述技术方案的改进：驱动控制装置包括一个驱动控制器和一个参数显示器。

对上述技术方案的改进：光学汇聚机构包括多组透镜。

对上述技术方案的改进：边缘光学反射机构包括多组反射镜。

对上述技术方案的改进：LED光源机构由多个LED灯珠按照一定的光学设计矩阵式排列。