专利名称：一种太阳能电池的光谱响应值测量系统及方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池的测量技术，尤其涉及一种太阳能电池的光谱响应值测量系统及方法。
背景技术：
研发、应用、生产太阳能电池都须对太阳能电池的性能进行测试。目前对太阳能电池的测试主要包括I-V特性测试、光谱响应度测试、反射率测试及均匀性测试等。而评价太阳能电池性能最重要的两个指标是光电转换效率与量子效率。光电转换效率通过对太阳能电池进行I-V特性测试得到，而量子效率则是通过进行光谱响应度测试得到。太阳能电池 (光电材料)光谱响应测试，或称量子效率QE(Quantum Efficiency)测试,或光电转化效率 IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency)测试等， 广义来说，就是测量太阳能电池(光电材料)的光电特性在不同波长光照条件下的数值，所谓光电特性包括光生电流、光导等。量子效率QE(Quantum Efficiency)和光电转化效率 IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency)是指太阳能电池(光电材料)产生的电子-空穴对数目与入射到太阳能电池(光电材料)表面的光子数目之比。目前在太阳能电池生产线只有I-V特性测试可以实现在线测试。而量子效率 (QE)或光谱响应度测试由于目前已有的测试技术无法满足在线测试的需求，只能用于离线抽检。本发明是针对于产线应用开发的一种快速在线光谱响应测试技术。用各种波长不同的单色光分别照射太阳能电池时，由于光子能量不同以及太阳能电池对光的反射、吸收、光生载流子的收集效率等因素，在辐照度相同的条件下会产生不同的短路电流。以所测得的短路电流密度与辐照度之比即单位辐照度所产生的短路电流密度与波长的函数关系来测绝对光谱响应，以光谱响应的最大值进行归一化的光谱响应来测相对光谱响应。光谱响应特性包含了太阳能电池的许多重要信息，同时又与测试条件有密切关系。本标准规定，当用单色光测量太阳能电池的光谱响应时一般都要在模拟阳光的偏置光照射下进行侧量，利用给定的阳光光谱辐照度和按照规定正确测得的绝对光谱响应数据， 能够计算出标准条件下太阳能电池的短路电流密度Jsc (AMN) = / PAMN ( λ ) .Sa(A)ClA式中ΡΑΜΝ( λ )—给定标准条件下大气质量为N的太阳光谱辐照度，W/m2 · μ m ; Sa(A)——太阳能电池绝对光谱响应，A/w ； λ为波长；JSC (AMN)是太阳能电池的短路电流 山/又ο如图I所示，为现有技术太阳能电池光谱响应测量原理示意图。先用偏置光照射太阳能电池，以模拟太阳能电池的正常工作状态，偏置光强度可调以模拟不同的工作条件； 再用各种波长不同的单色光分别照射太阳能电池板，由于光子能量，发射吸收特性，光生载流子的收集效率等的不同，产生不同的短路电流。由于偏置光是直流信号而单色光是被斩波的交流信号，再通过交直流分离系统，就可以所测得单色光的短路电流密度和辐照度之t匕，即单位辐照度产生的短路电流密度，与波长的函数关系得到相对光谱响应。再通过系统标配的标准电池通过对比法测试就可得到绝对光谱响应。偏置光对光谱响应的影响程度随太阳能电池的类型不同而不同。经过实验证明偏置光对光谱响应没有明显影响的太阳能电池，测量时可以不加偏置光。
如图2所示，为一种现有技术太阳能电池的光谱响应值测量系统示意图，其中， 21—测试光源，22—斩波器，23—消二级光谱滤光片，24——单色仪，25——太阳能电池，26—电流电压转换器，27—锁相放大器，28—计算机，29——偏置光源。光源经斩波器调制后通过可调过单色仪分光后输出单色光照射至太阳能电池上。另一个光源做为偏置光直接照射到太阳能电池上。单色仪通过衍射光栅或棱镜将光源输出的复色光分光， 然后通过转动光栅或棱镜选择输出不同波长的单色光。单色光与偏置光照射到太阳能电池上产生的电流经过电流电压转换器，将太阳能电池的短路电流转换为电压信号，然后进入锁相放大器。锁相放大器将频率锁定在斩波器的调制频率后，将单色光产生的信号进行放大后由计算机读取得到太阳能电池的光谱响应值。但被测太阳能电池在测试过程中必须固定在测试样品台面，测试速度较慢，只能实现离线测试。如图3所示，为另一种现有技术太阳能电池的光谱响应值测量系统示意图，其中， 31—偏置光源，32—测试光源，33—滤光片轮，34——斩波器，35——太阳能电池， 36—电流电压转换器，37—锁相放大器，38—计算机。此方案采集将测试光经过固定在滤光片轮上的不同中心波长的窄带光谱滤光片滤光后得到单色光，然后通过转动滤光片轮使不同波长的单色光照射到太阳能电池上。单色光与偏置光照射到太阳能电池上产生的电流经过电流电压转换器，将太阳能电池的短路电流转换为电压信号，然后进入锁相放大器。锁相放大器将频率锁定在斩波器的调制频率后，将单色光产生的信号进行放大后由计算机读取得到太阳能电池的光谱响应值。但滤光片的光谱带宽有限，测试的光谱分辨率较低。同图2中所述现有技术相同，被测太阳能电池也必须在测试过程中固定在测试样品台面，测试速度较慢，只能实现离线测试。

发明内容
本发明实施例提供一种太阳能电池的光谱响应值测量系统及方法，以实现于太阳能电池生产线的传送带上在线测量太阳能电池的光谱响应值，提高太阳能电池的测试效率。一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池的光谱响应值测量系统，所述太阳能电池的光谱响应值测量系统包括光谱分光机构，用于将白光光源分光后的单色光带投射到传送带上；测量装置，用于根据所述单色光带投射到传送带上的不同位置标定所述单色光带在所述传送带不同位置的波长；将已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带上运动，并记录所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第一短路电流强度，然后将被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。
可选的，在本发明一实施例中，所述光谱分光机构包括白光光源、斩波器、狭缝、 平面反射镜、球面准直镜、平面衍射光栅、球面反射镜；其中，白光光源经斩波器调制后聚焦进入狭缝，经过狭缝的复色光线由平面反射镜转折，然后由球面准直镜准直后照射到平面衍射光栅，复色光经平面衍射光栅衍射后将不同波长的光按不同衍射级次与衍射角进行分光，球面反射镜收集分光后的一级衍射光后再投射到传送带，在传送带上由右至左形成一条由短波长到长波长的单色光带。进一步地，可选的，在本发明一实施例中，所述光谱分光机构还可以包括消二级光谱滤光片；该消二级光谱滤光片，位于球面反射镜与传送带之间，采用高通滤光片滤除所述单色光带的长波长部分经平面衍射光栅分光后的掺杂的二级短波长衍射光。进一步地，可选的，在本发明一实施例中，所述测量装置可以包括掩膜板、偏置光源、测试探针、光电传感器、电流电压转换器、锁相放大器、计算机，其中，所述测量装置通过光电传感器检测到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的位置信息后，由自动夹持装置将由掩膜板、偏置光源、测试探针组成的测试模块安装到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池上方，并随所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池一起在传送带上运动，测试探针用于联接所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的电极，将所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池经单色光照射后产生的电流引出，引出后的电流信号经过电流电压转换器将该电流信号转换为电压信号，然后进入锁相放大器，锁相放大器将频率锁定在斩波器的调制频率后，将所述电压信号进行放大后由计算机计算所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池对应的第一短路电流强度；然后将所述被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过计算机对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。可选的，在本发明一实施例中，所述太阳能电池的光谱响应值测量系统采用多个级联的方式对对应的多结太阳能电池进行测量，以获得所述多结太阳能电池中每一结太阳能电池的光谱响应值。另一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池的光谱响应值测量方法，所述太阳能电池的光谱响应值测量方法包括通过光谱分光机构将白光光源分光后的单色光带投射到传送带上；根据所述单色光带投射到传送带上的不同位置标定所述单色光带在所述传送带不同位置的波长；将已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带上运动，并记录所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第一短路电流强度， 然后将被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度；通过对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。
可选的，在本发明一实施例中，所述光谱分光机构可以包括白光光源、斩波器、狭缝、平面反射镜、球面准直镜、平面衍射光栅、球面反射镜；将所述光谱分光机构的白光光源经斩波器调制后聚焦进入狭缝，经过狭缝的复色光线由平面反射镜转折，然后由球面准直镜准直后照射到平面衍射光栅，复色光经平面衍射光栅衍射后将不同波长的光按不同衍射级次与衍射角进行分光，球面反射镜收集分光后的一级衍射光后再投射到传送带，在传送带上由右至左形成一条由短波长到长波长的单色光带。进一步地，可选的，在本发明一实施例中，通过位于球面反射镜与传送带之间的所述光谱 分光机构的消二级光谱滤光片，采用高通滤光片滤除所述单色光带的长波长部分经平面衍射光栅分光后的掺杂的二级短波长衍射光。进一步地，可选的，在本发明一实施例中，所述测量装置包括掩膜板、偏置光源、 测试探针、光电传感器、电流电压转换器、锁相放大器、计算机，通过光电传感器检测到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的位置信息后，由自动夹持装置将由掩膜板、偏置光源、 测试探针组成的测试模块安装到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池上方，并随所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池一起在传送带上运动，测试探针用于联接所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的电极，将所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池经单色光照射后产生的电流引出，引出后的电流信号经过电流电压转换器将该电流信号转换为电压信号， 然后进入锁相放大器，锁相放大器将频率锁定在斩波器的调制频率后，将所述电压信号进行放大后由计算机计算所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池对应的第一短路电流强度； 然后将所述被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过计算机对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。可选的，在本发明一实施例中，采用多个所述太阳能电池的光谱响应值测量系统级联的方式对对应的多结太阳能电池进行测量，以获得所述多结太阳能电池中每一结太阳能电池的光谱响应值。上述技术方案具有如下有益效果实现了于太阳能电池生产线的传送带上在线测量太阳能电池的光谱响应值，可以极大地提高太阳能电池的测试效率。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为现有技术太阳能电池光谱响应测量原理示意图；图2为一种现有技术太阳能电池的光谱响应值测量系统示意图；图3为另一种现有技术太阳能电池的光谱响应值测量系统示意图；图4为本发明实施例一种太阳能电池的光谱响应值测量系统示意图；图5为本发明实施例测试模块示意图；图6为本发明实施例掩膜板的结构示意图7为本发明实施例测量三结太阳能电池的光谱响应值系统级联示意图；图8为本发明实施例三结太阳能电池的光谱响应值示意图；图9为本发明实施例一种太阳能电池的光谱响应值测量方法流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种太阳能电池的光谱响应值测量系统及方法，以实现于太阳能电池生产线的传送带上在线测量太阳能电池的光谱响应值，提高太阳能电池的测试速度。如图4所示，为本发明实施例一种太阳能电池的光谱响应值测量系统示意图，所述太阳能电池的光谱响应值测量系统包括光谱分光机构，用于将白光光源分光后的单色光带投射到传送带上；测量装置，用于根据所述单色光带投射到传送带上的不同位置标定所述单色光带在所述传送带不同位置的波长；将已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带上运动，并记录所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第一短路电流强度，然后将被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。所述光谱分光机构可以包括白光光源401、斩波器402、狭缝403、平面反射镜404、球面准直镜405、平面衍射光栅406、球面反射镜407 ;其中，白光光源401经斩波器402调制后聚焦进入狭缝403，经过狭缝403的复色光线由平面反射镜404转折，然后由球面准直镜405准直后照射到平面衍射光栅406，复色光经平面衍射光栅406衍射后将不同波长的光按不同衍射级次与衍射角进行分光，球面反射镜407收集分光后的一级衍射光后再投射到传送带409，在传送带409上由右至左形成一条由短波长到长波长的单色光带。进一步地，可选的，所述光谱分光机构还可以包括消二级光谱滤光片408 ;该消二级光谱滤光片408，位于球面反射镜407与传送带409之间，采用高通滤光片滤除所述单色光带的长波长部分经平面衍射光栅分光后的掺杂的二级短波长衍射光。进一步地，可选的，在本发明一实施例中，所述测量装置可以包括掩膜板410、偏置光源411、测试探针412、光电传感器413、电流电压转换器414、锁相放大器415、计算机416，其中，所述测量装置通过光电传感器413检测到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的位置信息后，由自动夹持装置将由掩膜板410、偏置光源411、测试探针412组成的测试 模块(如图5所示，为本发明实施例测试模块示意图)安装到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池上方，并随所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池一起在传送带409上运动，测试探针412用于联接所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的电极，将所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池经单色光照射后产生的电流引出，引出后的电流信号经过电流电压转换器414将该电流信号转换为电压信号,然后进入锁相放大器415,锁相放大器415将频率锁定在斩波器402的调制频率后，将所述电压信号进行放大后由计算机416计算所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池对应的第一短路电流强度；然后将所述被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过计算机416对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。 如图6所示，为本发明实施例掩膜板的结构示意图，掩膜板410的作用是用来控制照射到太阳能电池上的单色光带418的范围与光谱宽度，改变狭缝4101的宽度与高度可以调整单色光带418的光谱带宽与光强。对于面积较小的太阳能电池可以不使用掩膜板410。 偏置光源411的作用1、模拟太阳能电池的工作状态；2、使用不同波长范围的偏置光源如 LED，实现对于多结太阳能电池的光谱响应度测试。测试探针412用于联接太阳能电池的电极，将太阳能电池经单色光照射后产生的电流引出。可选的，所述太阳能电池的光谱响应值测量系统可以采用多个级联的方式对对应的多结太阳能电池进行测量，以获得所述多结太阳能电池中每一结太阳能电池的光谱响应值。对于多结太阳能电池测量，可以通过将多个测量系统进行级联测试每一结的光谱响应值。如测量三结太阳能电池，可将三套图4所示测量系统顺序联接在一起(如图7所示，为本发明实施例测量三结太阳能电池的光谱响应值系统级联示意图)。被测太阳能电池在传送带上依次通过三个测量系统，分别测量三结太阳能电池每一结的光谱响应值(如图8所示，为本发明实施例三结太阳能电池的光谱响应值示意图)。每一套测量系统所配置的偏置光不同。第一结测量系统的偏置光采用光谱范围为大于700nm的红外光源(如在溴钨灯光源前加700nm的高通滤光片)；第二结测量系统的偏置光源采用光谱范围小于600nm的冷光源(如白光LED)和光谱范围大于900nm的红外光源(如在溴钨灯光源前加900nm的高通滤光片)；第三结测量系统的偏置光源采用光谱范围小于900nm的光源(如在溴钨灯光源前加900nm的低通滤光片)。对应于上述方法实施例，如图9所示，为本发明实施例一种太阳能电池的光谱响应值测量方法流程图，所述太阳能电池的光谱响应值测量方法包括901、通过光谱分光机构将白光光源分光后的单色光带投射到传送带上；902、根据所述单色光带投射到传送带上的不同位置标定所述单色光带在所述传送带不同位置的波长；903、将已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带上运动，并记录所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第一短路电流强度，然后将被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度；904、通过对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。以下结合图9和图4对上述方法实施例进行详细说明所述光谱分光机构可以包括白光光源401、斩波器402、狭缝403、平面反射镜404、球面准直镜405、平面衍射光栅406、球面反射镜407 ;将所述光谱分光机构的白光光源401经斩波器402调制后聚焦进入狭缝403，经过狭缝403的复色光线由平面反射镜404转折，然后由球面准直镜405准直后照射到平面衍射光栅406，复色光经平面衍射光栅406衍射后将不同波长的光按不同衍射级次与衍射角进行分光，球面反射镜407收集分光后的一级衍射光后再投射到传送带409，在传送带409上由右至左形成一条由短波长到长波长的单色光带。进一步地，可选的，通过位于球面反射镜407与传送带409之间的所述光谱分光机构的消二级光谱滤光片408，采用高通滤光片滤除所述单色光带的长波长部分经平面衍射光栅406分光后的掺杂的二级短波长衍射光。 进一步地，所述测量装置可以包括掩膜板410、偏置光源411、测试探针412、光电传感器413、电流电压转换器414、锁相放大器415、计算机416，通过光电传感器413检测到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的位置信息后，由自动夹持装置将由掩膜板410、偏置光源411、测试探针412组成的测试模块安装到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池上方，并随所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池一起在传送带409上运动，测试探针412用于联接所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的电极，将所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池经单色光照射后产生的电流引出，引出后的电流信号经过电流电压转换器414将该电流信号转换为电压信号，然后进入锁相放大器415，锁相放大器415将频率锁定在斩波器402的调制频率后，将所述电压信号进行放大后由计算机416计算所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池对应的第一短路电流强度；然后将所述被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过计算机416对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。可选的，采用多个所述太阳能电池的光谱响应值测量系统级联的方式对对应的多结太阳能电池进行测量，以获得所述多结太阳能电池中每一结太阳能电池的光谱响应值。上述本发明方法或系统实施例技术方案具有如下有益效果实现了于太阳能电池生产线的传送带上在线测量太阳能电池的光谱响应值，可以极大地提高太阳能电池的测试效率。本发明实际在工程应用上，具备了实用性。解决了在太阳能电池生产线上实现光谱响应值(或量子效率)测量的技术难题。本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、⑶-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种太阳能电池的光谱响应值测量系统，其特征在于，所述太阳能电池的光谱响应值测量系统包括 光谱分光机构，用于将白光光源分光后的单色光带投射到传送带上； 测量装置，用于根据所述单色光带投射到传送带上的不同位置标定所述单色光带在所述传送带不同位置的波长；将已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带上运动，并记录所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第一短路电流强度，然后将被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。
2.如权利要求I所述太阳能电池的光谱响应值测量系统，其特征在于，所述光谱分 光机构包括白光光源(401)、斩波器(402)、狭缝(403)、平面反射镜(404)、球面准直镜(405)、平面衍射光栅(406)、球面反射镜(407)； 其中，白光光源(401)经斩波器(402)调制后聚焦进入狭缝(403)，经过狭缝(403)的复色光线由平面反射镜(404)转折，然后由球面准直镜(405)准直后照射到平面衍射光栅(406)，复色光经平面衍射光栅(406)衍射后将不同波长的光按不同衍射级次与衍射角进行分光，球面反射镜(407)收集分光后的一级衍射光后再投射到传送带(409)，在传送带(409)上由右至左形成一条由短波长到长波长的单色光带。
3.如权利要求2所述太阳能电池的光谱响应值测量系统，其特征在于，所述光谱分光机构还包括消二级光谱滤光片(408)； 消二级光谱滤光片(408)，位于球面反射镜(407)与传送带(409)之间，采用高通滤光片滤除所述单色光带的长波长部分经平面衍射光栅(406)分光后的掺杂的二级短波长衍射光。
4.如权利要求2或3所述太阳能电池的光谱响应值测量系统，其特征在于，所述测量装置包括掩膜板(410)、偏置光源(411)、测试探针(412)、光电传感器(413)、电流电压转换器(414)、锁相放大器(415)、计算机(416)， 其中，所述测量装置通过光电传感器(413)检测到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的位置信息后，由自动夹持装置将由掩膜板(410)、偏置光源(411)、测试探针(412)组成的测试模块安装到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池上方，并随所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池一起在传送带(409)上运动，测试探针(412)用于联接所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的电极，将所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池经单色光照射后产生的电流引出，引出后的短路电流信号经过电流电压转换器(414)将该电流信号转换为电压信号，然后进入锁相放大器(415)，锁相放大器(415)将频率锁定在斩波器(402)的调制频率后，将所述电压信号进行放大后由计算机(416)计算所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池对应的第一短路电流强度；然后将所述被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过计算机(416)对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。
5.如权利要求4所述太阳能电池的光谱响应值测量系统，其特征在于，所述太阳能电池的光谱响应值测量系统采用多个级联的方式对对应的多结太阳能电池进行测量，以获得所述多结太阳能电池中每一结太阳能电池的光谱响应值。
6.一种太阳能电池的光谱响应值测量方法，其特征在于，所述太阳能电池的光谱响应值测量方法包括 通过光谱分光机构将白光光源分光后的单色光带投射到传送带上； 根据所述单色光带投射到传送带上的不同位置标定所述单色光带在所述传送带不同位置的波长； 将已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带上运动，并记录所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第一短路电流强度，然后将被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度； 通过对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。
7.如权利要求6所述太阳能电池的光谱响应值测量方法，其特征在于，所述光谱分光机构包括白光光源(401)、斩波器(402)、狭缝(403)、平面反射镜(404)、球面准直镜(405)、平面衍射光栅(406)、球面反射镜(407)； 将所述光谱分光机构的白光光源(401)经斩波器(402)调制后聚焦进入狭缝(403)，经过狭缝(403)的复色光线由平面反射镜(404)转折，然后由球面准直镜(405)准直后照射到平面衍射光栅(406)，复色光经平面衍射光栅(406)衍射后将不同波长的光按不同衍射级次与衍射角进行分光，球面反射镜(407)收集分光后的一级衍射光后再投射到传送带(409)，在传送带(409)上由右至左形成一条由短波长到长波长的单色光带。
8.如权利要求7所述太阳能电池的光谱响应值测量方法，其特征在于， 通过位于球面反射镜(407)与传送带(409)之间的所述光谱分光机构的消二级光谱滤光片(408)，采用高通滤光片滤除所述单色光带的长波长部分经平面衍射光栅(406)分光后的掺杂的二级短波长衍射光。
9.如权利要求7或8所述太阳能电池的光谱响应值测量方法，其特征在于，所述测量装置包括掩膜板(410)、偏置光源(411)、测试探针(412)、光电传感器(413)、电流电压转换器(414)、锁相放大器(415)、计算机(416)， 通过光电传感器(413)检测到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的位置信息后，由自动夹持装置将由掩膜板(410)、偏置光源(411)、测试探针(412)组成的测试模块安装到所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池上方，并随所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池一起在传送带(409)上运动，测试探针(412)用于联接所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池的电极，将所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池经单色光照射后产生的电流引出，引出后的电流信号经过电流电压转换器(414)将该电流信号转换为电压信号，然后进入锁相放大器(415)，锁相放大器(415)将频率锁定在斩波器(402)的调制频率后，将所述电压信号进行放大后由计算机(416)计算所述已知光谱响应值曲线的太阳能电池对应的第一短路电流强度； 然后将所述被测太阳能电池同样在所述传送带上运动，并记录所述被测太阳能电池在所述传送带不同位置的波长处测量得到的第二短路电流强度，通过计算机(416)对比在所述传送带相同位置的波长处的所述第一短路电流强度和所述第二短路电流强度，并利用所述已知光谱响应值曲线计算得到所述被测太阳能电池在所述传送带相同位置的波长处的光谱响应值。
10.如权利要求9所述太阳能电池的光谱响应值测量方法，其特征在于， 采用多个所述太阳能电池的光谱响应值测量系统级联的方式对对应的多结太阳能电池进行测量，以获得所述多结太阳能电池中每一结太阳能电池的光谱响应值。
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池的光谱响应值测量系统及方法，所述系统包括光谱分光机构，用于将白光光源分光后的单色光带投射到传送带上；测量装置，用于标定单色光带在传送带不同位置的波长；将已知光谱响应值曲线的太阳能电池在传送带上运动，并记录已知光谱响应值曲线的太阳能电池在传送带不同位置的波长处测量得到的第一短路电流强度，然后将被测太阳能电池同样在传送带上运动，并记录第二短路电流强度，通过对比在传送带相同位置的波长处的第一短路电流强度和第二短路电流强度，利用已知光谱响应值曲线计算得到被测太阳能电池在传送带相同位置的波长处的光谱响应值。本发明实现了于太阳能电池生产线的传送带上在线测量太阳能电池的光谱响应值。
文档编号G01N21/25GK102621073SQ20121005386
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者陈兴海 申请人:北京卓立汉光仪器有限公司