大面積太陽能電池模塊光譜響應測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大面積太陽能電池模塊光譜響應測量系統(tǒng)。本發(fā)明旨在提供一種能夠測量由多個電池單元構(gòu)成的大面積化的太陽能電池模塊整體的光譜響應的測量系統(tǒng)。為此，提供了一種將整個模塊放入暗室并選擇一個電池單元而使除該電池單元以外的余下電池單元起到通電用電線的作用，并向相關電池單元照射光來測量光譜響應，且針對其他電池單元依次測量光譜響應，從而能夠測量整個太陽能電池模塊的光譜響應的大面積太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)。
【專利說明】大面積太陽能電池模塊光譜響應測量系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種針對太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，更詳細地講，涉及一種用于測量整個大面積太陽能電池模塊的光譜響應(spectral response)的裝置結(jié)構(gòu)及基于此的測量方法。

【背景技術】
[0002]太陽能電池在制作之后被設置為發(fā)電設備之前，將會測量光譜響應(也被稱為量子效率)?，F(xiàn)有的太陽能電池光譜響應由如圖1所示的測量裝置來測量，并且以被模塊化之前的電池為單位來測量。使從代替太陽光的光源100發(fā)射的光經(jīng)過分光儀101，并聚集到透鏡等的光學系統(tǒng)102，且利用反射鏡103矯正路徑104以使所述光照射到太陽能電池單元106，此時，打開輔助光源105以能夠更準確地觀察根據(jù)光源100的光譜響應。雖然如上所述的現(xiàn)有的光譜響應測量系統(tǒng)可適用于以各自的電池單元為單位的測量，可在實驗研究階段中所使用，但是無法直接用于為了適用于實際發(fā)電設備而集聚大量電池來被模塊化的太陽能電池模塊(參照圖2)。
[0003]第10-2012-0096832號韓國公開專利公開了如上所述的針對太陽能電池單元的光譜響應測量系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術問題
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種可針對整個大面積模塊化的太陽能電池模塊測量光譜響應的太陽能電池模塊光譜響應測量系統(tǒng)。
[0006]技術方案
[0007]根據(jù)所述目的，本發(fā)明為了測量由多個電池單元構(gòu)成的大面積化的太陽能電池模塊整體的光譜響應，而提供了一種將整個模塊放入暗室并選擇一個電池單元而使除該電池單元以外的余下電池單元起到通電用電線的作用，并向相關電池照射光來測量光譜響應，且針對其他電池單元依次測量光譜響應，從而能夠測量整個太陽能電池模塊的光譜響應的大面積太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)。
[0008]S卩，本發(fā)明提供了一種太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，作為測量太陽能電池模塊的光譜響應的測量系統(tǒng)，其特征在于，包括:暗室，設置有太陽能電池模塊；光譜響應測量用光源，產(chǎn)生照射到測量對象電池單元的光，以測量包含于所述太陽能電池模塊的電池單元的光譜響應；一個以上的通電用光源，用于將光照射到整個模塊，以使除所述測量對象電池單元以外的余下電池單元起到通電用電線的作用；及暗箱，限定測量對象電池單元而進行遮蓋，以使光譜響應測量用光源的光僅照射到所述測量對象電池單元，并具有使光譜響應測量用光源的光入射的入射部，所述光譜響應測量用光源和通電用光源及所述暗箱被設置在所述暗室，打開所述光譜響應測量用光源，打開所述通電用光源，并且所述測量對象電池單元被所述暗箱遮蓋而阻斷來自通電用光源的光且僅被所述光譜響應測量用光源的光照射，在對測量對象電池單元的光譜響應進行測量之后，使其他電池單元位于所述暗箱的位置，以依次針對所有電池單元測量光譜響應，從而測量整個太陽能電池模塊的光譜響應。
[0009]此外，本發(fā)明提供了一種太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括:偏置電源，用于將偏置電壓施加到所述太陽能電池模塊；接通所述偏置電源而將偏置電壓施加到太陽能電池模塊以消除噪聲。
[0010]此外，本發(fā)明提供了一種太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，所述暗箱內(nèi)還包含有輔助光源，在接通所述偏置電源之前打開輔助光源，從而在照射測量對象電池單元的同時測量光譜響應。
[0011]此外，本發(fā)明提供了一種太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，在所述光譜響應測量用光源的光路徑中設置所述分光儀而按波長測量光譜響應。
[0012]此外，本發(fā)明提供了一種太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，所述通電用光源的強度為0.3SUN至1.0SUN。
[0013]此外，本發(fā)明提供了一種太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，所述偏置電壓被施加為測量對象電池單元的1-V特性曲線中表示最大電力的電壓值Vmax至開路電壓Voc以下的電壓值。
[0014]此外，本發(fā)明提供了一種太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜響應測量用光源被內(nèi)置于與配置有太陽能電池模塊的暗室不同的另外的暗室。
[0015]有益效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，可針對為了利用為發(fā)電設備而將太陽能電池單元模塊化的整個大面積太陽能電池模塊便利得測量光譜響應，并且還可得知關于每個電池單元的光譜響應的測量數(shù)據(jù)，從而可以獲取關于發(fā)電設備應用的有用信息。
[0017]此外，根據(jù)本發(fā)明，照射到測量電池單元的光源可作為光譜光源而獲取關于按各個波長區(qū)域的量子效率的信息，為了測量的便利性和準確性，針對測量電池單元增加輔助光源而基于由輔助光源所引起的電池單元的整體性激發(fā)態(tài)來使由光譜光源引起的量子效率變得有差異，由此光譜響應測量用光源的能量在均分化的條件下被施加。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是針對現(xiàn)有的以電池為單位的太陽能電池測量光譜響應的測量裝置的概略構(gòu)成圖。
[0019]圖2是由多個電池單元構(gòu)成的太陽能電池模塊的平面圖。
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的大面積太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
[0021]圖4是示出本發(fā)明實施例中的施加偏置電壓的有效性的光譜。
[0022]圖5是用于描述在本發(fā)明實施例中一邊改變通電用光源的強度一邊找出最佳的強度的光譜。
[0023]符號說明:
[0024]100:光源
[0025]101:分光儀
[0026]102:光學系統(tǒng)
[0027]104:光路徑
[0028]107 ;第二暗室
[0029]200 ；電流放大器
[0030]201 ;鎖相放大器
[0031]203:計算機
[0032]300:暗箱
[0033]301:輔助光源
[0034]302:通電用光源
[0035]303:(偏置)電源
[0036]304:第一暗室

【具體實施方式】
[0037]以下，將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。
[0038]如圖3所示，設置能夠遮蓋多個個別電池被串聯(lián)連接的整個太陽能電池模塊305的第一暗室304,并在第一暗室304內(nèi)配置太陽能電池模塊305。在第一暗室304內(nèi)部設置有暗箱300，該暗箱300內(nèi)置有僅照射一個電池單元(cell)的輔助光源301以更加容易且準確地測量個別電池單元的量子效率，所述暗箱300被連接于控制裝置以能夠在電池單元上移動。所述暗箱300形成有使被分光的光入射的入射部，以在輔助光源301的照射下照射被分光的光來測量光譜響應。由于輔助光源301起到使得若僅由光譜響應測量用的主要的光源則不易于辨別的按波長區(qū)域的響應變得更加明確地突出的作用，因此優(yōu)選為被使用，但并不是必須的。
[0039]在第一暗室304中設置有多個通電用光源302,并且設置通電用光源302的位置以避免與用于遮蓋測量量子效率的電池單元的暗箱300的路徑及被分光的光的入射部相沖突。為了照射用于測量太陽能電池模塊的個別電池單元的光譜響應的被分光的光，將光源100和分光儀101、光學系統(tǒng)102及反射鏡103配置在第二暗室107，將所述第二暗室107搭載于第一暗室304的上方，并調(diào)整位置使得經(jīng)過分光儀101而產(chǎn)生的被分光的光入射到所述暗箱300的入射部。此外，雖然未在附圖中示出，但是還可以在光源100的前方設置斬波器(chopper)，以產(chǎn)生根據(jù)斬波器旋轉(zhuǎn)數(shù)而具有頻率的交流。
[0040]如上所述的構(gòu)成可變形為將整個第二暗室107內(nèi)置于第一暗室304，還可變形為省略第二暗室107內(nèi)部的反射鏡103并使直射的光直接入射到暗箱300，還可將鏡子置于暗箱300中。然而，由于暗箱300為移動式，因此考慮到可用的鏡子的敏感性而優(yōu)選為如圖3的實施例所示而構(gòu)成。
[0041]如此構(gòu)成的大面積太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)如下工作。
[0042]首先，將待測量光譜響應的太陽能電池模塊305置于第一暗室304內(nèi)并將位置擺正。將用于施加偏置電壓的電源303連接到所述模塊305，并連接電流放大器200和鎖相(Lock In)放大器201,還連接控制用計算機203。
[0043]打開(ON)設置在第一暗室304內(nèi)的通電用光源302以使光照射到整個模塊，從而針對所施加的偏置電壓，使各個電池單元起到通電用電線的作用。此時，由于每個太陽能電池模塊響應于光強度的電流強度不同，因此通電用光源302的強度可以設為約0.3SUN?1.0SUN以內(nèi)的強度的程度，并且這些數(shù)值是考慮到如下兩點而選擇的，即，這些數(shù)值應是能夠克服電池單元所具有的固有的串聯(lián)電阻的程度，以及過強的光的強度會引起發(fā)熱而產(chǎn)生使熱電阻升高的逆效應。
[0044]選擇待開始測量光譜響應的一個電池單元而將暗箱300置于該電池單元之上。打開暗箱300內(nèi)的輔助光源301，并施加偏置電壓以使從電流放大器200獲得的信號變?yōu)樽畲蟆?br> [0045]S卩，接通所述電源303而施加偏置電壓Vmax至Voc以下,優(yōu)選為施加Vmax。其中，Vmax為電池單元的1-V特性曲線中表示最大電力的電壓值。Vmax起到如下所述的作用，即，使得因通電用光源302而有可能針對測量電池單元本身的光譜響應成為噪聲的電壓的產(chǎn)生被抵消，從而更準確地測量光譜響應。
[0046]從圖4的光譜可得知施加所述Vmax是合理的。與對于相關電池單元利用現(xiàn)有的測量裝置進行測量的光譜相比，在沒有施加偏置電壓的情況下測量光譜響應時出現(xiàn)的按波長區(qū)域的響應光譜會表現(xiàn)出更弱的電流強度，并在施加Vmax作為偏置電壓的情況下，會表現(xiàn)出與針對現(xiàn)有的個別電池單元的光譜響應測量結(jié)果相似或者稍大的強度。因此，可以確認，施加Vmax作為偏置電壓而測量光譜響應會表現(xiàn)出容易性和準確性。尤其是，在光源100設置斬波器而產(chǎn)生交流電壓的情況下，由于噪聲可能會較大，因此施加Vmax的偏置電壓對于Vmax噪聲的消除而言可以說是必要的。然而，由于即使不施加根據(jù)電源303的偏置電壓，整個太陽能電池模塊也會因光源302而起到通電用電線的作用，因此可根據(jù)情況而進行省略。
[0047]基于如上所述的Vmax的施加，通電用光源的強度的最優(yōu)化也通過實驗在圖5中被得到了確認。即，在圖5中將通電用光源的強度按0.01SUN(10W/m2)、0.03SUN、0.3SUN、
1.0SUN進行改變而觀察波長響應的結(jié)果顯示，將比0.1SUN強的強度且小于1.0SUN(優(yōu)選為0.3SUN(300ff/m2))的強度作為光源的強度時，可以測量足夠大的電流，在1.0SUN的情況下，如果測量時間被拖延，則由發(fā)熱引起的電阻增加而立即使光譜變形。因此，可以以0.3SUN左右的強度來照射。
[0048]因此，如上所述，在施加Vmax作為偏置電壓且使通電用光源以0.3SUN的強度進行照射的情況下，將輔助光源301照射到作為測量對象的電池，并將光源100的被分光的光照射到作為測量對象的電池，由此能夠準確地測量光譜響應。由于照射被分光的光，因此可以按波長區(qū)域獲得電流響應，并將其組合而獲得橫跨整個波長區(qū)域的光譜響應。
[0049]如果對一個電池單元的測量結(jié)束，則以同樣的條件和方式對其他電池單元進行測量。雖然可以移動作為測量裝置的暗箱300和第二暗室107，但是考慮到便利性和光學儀器的靈敏度，優(yōu)選為移動模塊305。
[0050]作為參考，用于本實施例的太陽能電池模塊的規(guī)格如下，但是本發(fā)明的技術思想不限于此。
[0051]4X9電池單元矩陣
[0052]開路電壓(Voc)= 20.63V
[0053]短路電流(Isc)= 7.59A
[0054]Vmax = 16.66V_] I.= 7.21A
[0056]效率=11.9%
[0057]尺寸=1505X 670 X 35 (mm3)
[0058]這樣，可以方便且準確地測量大面積太陽能電池模塊的光譜響應。
[0059]本發(fā)明的權(quán)利不限于如上所述的實施例，而是由權(quán)利要求書中所記載的內(nèi)容來定義，本領域技術人員應該理解，在不脫離由權(quán)利要求書記載的權(quán)利范圍的情況下，可以進行各種修改和改寫。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，作為測量太陽能電池模塊的光譜響應的測量系統(tǒng)，其特征在于，包括: 暗室，設置有太陽能電池模塊； 光譜響應測量用光源，產(chǎn)生照射到測量對象電池單元的光，以測量包含于所述太陽能電池模塊的電池單元的光譜響應； 一個以上的通電用光源，用于將光照射到整個模塊，以使除所述測量對象電池單元以外的余下電池單元起到通電用電線的作用 '及 暗箱，限定測量對象電池單元而進行遮蓋，以使光譜響應測量用光源的光僅照射到所述測量對象電池單元，并具有使光譜響應測量用光源的光入射的入射部， 所述光譜響應測量用光源和通電用光源及所述暗箱被設置在所述暗室， 打開所述光譜響應測量用光源， 打開所述通電用光源，并且所述測量對象電池單元被所述暗箱遮蓋而阻斷來自通電用光源的光且僅被所述光譜響應測量用光源的光照射， 在對測量對象電池單元的光譜響應進行測量之后，使其他電池單元位于所述暗箱的位置，以依次針對所有電池單元測量光譜響應，從而測量整個太陽能電池模塊的光譜響應。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括:偏置電源，用于將偏置電壓施加到所述太陽能電池模塊；接通所述偏置電源而將偏置電壓施加到太陽能電池模塊以消除噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，所述暗箱內(nèi)還包含有輔助光源，在接通偏置電源之前打開輔助光源，從而在照射測量對象電池單元的同時測量光譜響應。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，在所述光譜響應測量用光源的光路徑中設置所述分光儀而按波長測量光譜響應。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，所述通電用光源的強度為 0.3SUN(300ff/m2)至 1.0SUN(1000ff/m2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，所述偏置電壓被施加為測量對象電池單元的1-V特性曲線中表示最大電力的電壓值Vmax至開路電壓Voc以下的電壓值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池模塊的光譜響應測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜響應測量用光源被內(nèi)置于與配置有太陽能電池模塊的暗室不同的另外的暗室。
【文檔編號】H02S50/15GK104348414SQ201410376912
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】金源基 申請人:株式會社Tne泰克