一种太阳能低倍聚光光伏电池室内测试装置及测试方法

摘要

一种太阳能低倍聚光光伏电池室内测试装置及测试方法，太阳模拟器发射的模拟太阳光照射在低倍聚光光伏电池平台上，太阳模拟器、低倍聚光光伏电池平台均与测控装置相连；测试时，由测控箱打开散热器以及氙灯阵列，待氙灯阵列产生的太阳模拟光稳定时，测控箱控制快门瞬时开闭，同时测控箱对低倍聚光光伏电池输出电性能进行采集和记录，从而实现对低倍聚光光伏电池在某温度某倍聚光标准模拟太阳光照射时的性能测试。本发明采用积分球匀光以及通过控制氙灯阵列中氙灯打开数量的多少来获得不同聚光比的模拟太阳光，可确保在测量不同聚光比情况下的低倍聚光光伏电池性能时，具有操作简便、测试准确，成本更低的优点。

说明书

技术领域

本发明属于聚光光伏研究领域，涉及一种太阳能低倍聚光光伏电池室内测试装置及测试 方法。

背景技术

在聚光光伏系统的研制过程中，对于聚光比2～10的低倍聚光光伏电池，利用1倍聚光的 标准太阳能模拟器测试系统进行性能测量显然难以满足要求。虽然增加通过氙灯的电流可以 获得更高辐照度的模拟太阳光，但是随着电流增加，模拟太阳光的光谱分布将发生变化，这 就使得已有滤光片不能满足滤光要求从而改变了模拟太阳光的光谱分布，进而导致在低倍聚 光光伏电池性能测量过程中引入更多误差值，另外，电流增加使得测试系统的发热量增加从 而导致更多能量损耗。因此，需要模拟太阳光辐照度变化时光谱分布仍稳定的装置，利用该 装置对聚光比2～10的低倍聚光光伏电池进行性能测试。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明目的在于一种太阳能低倍聚光光伏电池室内测试装置 及测试方法，可确保在不同聚光比情况下测量低倍聚光光伏电池的性能时，模拟太阳光的光 谱分布稳定，测量结果准确。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种太阳能低倍聚光光伏电池室内测试装置，包括太阳模拟器、低倍聚光光伏电池平台 以及测控装置，太阳模拟器发射的模拟太阳光照射在低倍聚光光伏电池平台上，太阳模拟器、 低倍聚光光伏电池平台均与测控装置相连；其中，所述太阳模拟器包括氙灯阵列、积分球、 快门以及截止滤光片，积分球的轴线经过积分球中心以及截止滤光片中心，氙灯阵列围绕积 分球的轴线对称布置，快门布置在积分球内部，并且快门与测控装置相连并由测控装置控制 开闭，截止滤光片布置在积分球出光孔处，且位于快门下方。

所述太阳模拟器还包括布置在积分球的壳体上的若干散热器，并且散热器与测控装置相 连，并由测控装置控制启停。

所述低倍聚光光伏电池平台包括低倍聚光光伏电池、绝缘导热膜以及加热平台，绝缘导 热膜布置在加热平台上，低倍聚光光伏电池布置在绝缘导热膜上；低倍聚光光伏电池布置在 截止滤光片下方。

所述测控装置为测控箱。

所述加热平台、低倍聚光光伏电池均与测控箱相连。

所述氙灯阵列的氙灯数量为10盏，10盏氙灯围绕积分球的轴线对称布置，形成氙灯阵 列，氙灯阵列连接测控箱，由测控箱控制氙灯阵列各盏氙灯的开闭。

所述氙灯阵列中的每盏氙灯在相同功率相同电流时产生模拟太阳光的光谱分布相同。

所述截止滤光片与快门的距离为1cm。

一种太阳能低倍聚光光伏电池室内测试方法，在对低倍聚光光伏电池进行性能测试前， 氙灯阵列关闭，快门关闭，加热平台由测控箱控制对低倍聚光光伏电池进行加热并恒定到某 一个测试温度；

由10盏氙灯组成的氙灯阵列中，每盏氙灯在相同功率相同电流时产生模拟太阳光的光谱 分布相同；通过测控箱打开氙灯阵列中的任意一盏氙灯，该氙灯产生的模拟太阳光经过积分 球匀光并经过截止滤光片滤光后，照射到低倍聚光光伏电池的表面，形成满足1倍光源的标 准模拟太阳光；

由测控箱打开散热器以及氙灯阵列，待氙灯阵列产生的太阳模拟光稳定时，测控箱控制 快门瞬时开闭，同时测控箱对低倍聚光光伏电池输出电性能进行采集和记录，从而实现对低 倍聚光光伏电池在某温度某倍聚光标准模拟太阳光照射时的性能测试。

当1倍标准模拟太阳光照射低倍聚光光伏电池进行性能测试时，氙灯阵列由测控箱8控 制打开1盏氙灯，当2倍聚光标准模拟太阳光照射低倍聚光光伏电池进行性能测试时，氙灯 阵列由测控箱控制打开2盏氙灯，以此类推，当10倍聚光标准模拟太阳光照射低倍聚光光伏 电池进行性能测试时，氙灯阵列由测控箱控制打开10盏氙灯。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明太阳模拟器包括氙灯阵列，太阳模拟器采用积分球对氙灯阵列产生的模拟太阳光 进行匀光，氙灯阵列在积分球内部按积分球的轴线对称布置，当每盏氙灯产生的模拟太阳光 在低倍聚光光伏电池上达到标准模拟太阳光的要求，通过控制氙灯阵列中氙灯打开数量来获 得不同聚光比的模拟太阳光同时保证模拟太阳光的光谱分布稳定不变，从而测试不同低倍聚 光比下光伏电池的输出性能。本发明采用积分球匀光以及通过控制氙灯阵列中氙灯打开数量 的多少来获得不同聚光比的模拟太阳光，可确保在测量不同聚光比情况下的低倍聚光光伏电 池性能时，不需要更换已有的截止滤光片就能获得光谱分布稳定不变的模拟太阳光，进而获 得更加准确的测试结果，因此该测试装置不仅操作简便、测试准确，而且成本更低。

测试时，由测控箱打开散热器以及氙灯阵列，待氙灯阵列产生的太阳模拟光稳定时，测 控箱控制快门瞬时开闭，同时测控箱对低倍聚光光伏电池输出电性能进行采集和记录，从而 实现对低倍聚光光伏电池在某温度某倍聚光标准模拟太阳光照射时的性能测试。本发明的测 试方法简便，易于实现，并且测试结果准确，克服了现有技术中误差大以及能量损耗大的问 题。

附图说明

图1为本发明太阳能低倍聚光光伏电池室内测试装置示意图。

其中：1为氙灯阵列，2为积分球，3为快门，4为截止滤光片，5为低倍聚光光伏电池， 6为绝缘导热膜，7为加热平台，8为测控箱，9为散热器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明太阳能低倍聚光光伏电池室内测试装置示意图。本发明包括太阳模 拟器、低倍聚光光伏电池平台以及测控装置，所述测控装置为测控箱8。太阳模拟器模拟太 阳光并照射在低倍聚光光伏电池平台上，太阳模拟器、低倍聚光光伏电池平台均与测控箱8 相连。

所述太阳模拟器包括氙灯阵列1、积分球2、快门3、截止滤光片4以及散热器9，积分 球2的轴线经过积分球2中心以及截止滤光片4中心，氙灯阵列1围绕积分球2的轴线对称 布置，快门3布置在积分球2内部并处于积分球2出光孔附近，并且快门3通过测控箱8控 制开闭，截止滤光片4布置在积分球2出光孔处，且位于快门3下方1cm处；散热器9布置 在积分球2的壳体上，并且散热器9由测控箱8控制启停。

所述低倍聚光光伏电池平台包括低倍聚光光伏电池5、绝缘导热膜6以及加热平台7，绝 缘导热膜6布置在加热平台7上，低倍聚光光伏电池5布置在绝缘导热膜6上；低倍聚光光 伏电池5布置在截止滤光片4下方。

氙灯阵列1的氙灯数量共计10盏，积分球2的轴线经过积分球2中心以及截止滤光片4 中心，10盏氙灯围绕积分球2的轴线对称布置，形成氙灯阵列1，氙灯阵列1连接测控箱8， 由测控箱8控制氙灯阵列1各盏灯的开闭。

本发明的测试方法为：

在对低倍聚光光伏电池5进行性能测试前，氙灯阵列1关闭，快门3关闭，加热平台7 由测控箱8控制对低倍聚光光伏电池5进行加热并恒定到某一个测试温度。

由10盏氙灯组成的氙灯阵列1中，每盏氙灯在相同功率相同电流时产生模拟太阳光的光 谱分布相同；

通过测控箱8打开氙灯阵列1中的任意一盏灯，该氙灯产生的模拟太阳光经过积分球2 匀光并经过截止滤光片4滤光后，照射到低倍聚光光伏电池5的表面，形成均匀度、辐照强 度以及光谱分布满足1倍光源的标准模拟太阳光。

当需要1倍标准模拟太阳光照射低倍聚光光伏电池5进行性能测试时，氙灯阵列1由测 控箱8控制打开1盏氙灯，当需要2倍聚光标准模拟太阳光照射低倍聚光光伏电池5进行性 能测试时，氙灯阵列1由测控箱8控制打开2盏氙灯，以此类推，当需要10倍聚光标准模拟 太阳光照射低倍聚光光伏电池5进行性能测试时，氙灯阵列1由测控箱8控制打开10盏氙灯。

在对低倍聚光光伏电池5进行性能测试时，由测控箱8打开散热器9以及氙灯阵列1， 待氙灯阵列1产生的太阳模拟光稳定时，测控箱8控制快门3瞬时开闭，同时测控箱8对低 倍聚光光伏电池5输出电性能进行采集和记录，从而实现对低倍聚光光伏电池5在某温度某 倍聚光标准模拟太阳光照射时的性能测试。

本发明提供一种太阳能低倍聚光光伏电池室内测试装置及测试方法，可确保在测量不同 聚光比情况下的低倍聚光光伏电池性能时，不需要更换已有的截止滤光片就能获得光谱分布 稳定不变的模拟太阳光，进而获得更加准确的测试结果，这使得该测试装置不仅操作简便、 测试准确，而且成本更低。