本發(fā)明涉及硅太陽電池的光衰裝置，具體涉及一種基于led陣列光源的硅太陽電池光衰爐。

背景技術(shù)：

在晶體硅的制作過程中，無法避免引入少量雜質(zhì)，如fei⁺、cri⁺；n型摻雜的硅中存在p⁺；p型摻雜的硅中存在b^-或者ga^-；甚至摻硼p型硅中，經(jīng)過光照生成的b-o⁺復(fù)合體等。這些雜質(zhì)或者缺陷均會嚴(yán)重影響太陽電池的性能。這種由于光照非平衡載流子注入產(chǎn)生的缺陷對載流子進(jìn)行復(fù)合而引起太陽電池效率下降的現(xiàn)象稱為光致衰減。為了測試批次硅電池的光衰特性，在光伏電池和組件的產(chǎn)線上都會抽檢電池片或者組件，以此為依據(jù)確定電池片或者組件的光衰數(shù)據(jù)提供給用戶。目前業(yè)界使用的光衰裝置都是以氙燈為光源。相對于led光源，氙燈能耗大、壽命短、維護(hù)成本高、光強不可調(diào)、輻照均勻性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種基于led陣列光源的硅太陽電池光衰裝置。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

由于當(dāng)硅電池或者組件暴露在一定強度的光照下就會產(chǎn)生光衰現(xiàn)象，因此在產(chǎn)業(yè)界就需要掌握批次硅電池片或者組件的光衰特性，以便將光衰特性告知用戶。目前業(yè)界采用的是使用氙燈（1個標(biāo)準(zhǔn)太陽，am1.5g）對電池片進(jìn)行照射，所需時間約為5個小時。本發(fā)明通過led陣列光源在404nm或者940nm或者多個波段的組合，產(chǎn)生最高不低于十個標(biāo)準(zhǔn)太陽輻照光子流密度（所述標(biāo)準(zhǔn)太陽輻照光子流密度為滿足am1.5條件），由于光強可以從0-15個太陽可調(diào)，強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)，因此所需時間只要幾分鐘。大大提高生產(chǎn)效率。

相對于氙燈光源，本發(fā)明以固態(tài)發(fā)光器件led為光源，更加穩(wěn)定、廉價、長壽命，波段選擇靈活，輻照強度可調(diào)，降低了裝備制造成本和維護(hù)成本。

本發(fā)明采用了高效率且廉價的散熱方式對led光源進(jìn)行散熱，使得所產(chǎn)生的熱量能在很短的時間內(nèi)迅速散掉，以保證整個裝置的可靠運行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是led陣列的示意圖。

圖3是光路匯聚系統(tǒng)中的光路圖。

圖4是水冷系統(tǒng)的示意圖。

圖5是風(fēng)冷系統(tǒng)的示意圖。

圖6是led陣列的驅(qū)動電源的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明包括用于放置硅太陽電池的檢測臺。還包括：

一個led光源系統(tǒng)，包括用于發(fā)出光線的led陣列；led陣列所發(fā)出的光線波長為404nm、940nm或者其他的波長或者幾種波長的組合；

一個光學(xué)匯聚系統(tǒng)，設(shè)置在led陣列的發(fā)光光路上，將led陣列發(fā)出的光線匯聚到檢測臺上的檢測區(qū)域；

一個控制器，用以修改整個裝置的溫度和濕度等參數(shù)值，同時可以控制led陣列所發(fā)光線的輻照強度的補償值，并且對所檢測到的硅太陽電池的鈍化與缺陷等參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運算?？刂破魃线€連接有鍵盤和液晶顯示屏。鍵盤用于輸入指令，通過操作鍵盤，可通過改變led陣列中l(wèi)ed燈珠的驅(qū)動電流或者電壓來改變光強。并且通過操作鍵盤，可以控制整個裝置的工作狀態(tài)，實現(xiàn)裝置的開關(guān)或檢測結(jié)果輸出的控制。在對檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運算后，可將結(jié)果送至液晶顯示器上顯示。

本發(fā)明還包括水冷系統(tǒng)和風(fēng)冷系統(tǒng)，起到為led光源系統(tǒng)散熱的作用。

圖2是led陣列示意圖。led陣列包括多個led燈珠，led燈珠間隔緊湊的排列，排列位置均勻且相鄰的led燈珠間隔距離相等。當(dāng)用一種以上的發(fā)光波段的led燈珠組成led陣列時，不同發(fā)光波段的led燈珠排列位置對稱，以便在檢測區(qū)域，即輻射面上，達(dá)到各發(fā)光波段強度均勻一致的輻照。在本實施例中，具有6種發(fā)光波段的led燈珠，相同標(biāo)號的led燈珠代表其具有相同的發(fā)光波段。6種發(fā)光波段的led燈珠如圖2所示呈中心對稱排列。

led陣列還需滿足的條件是，led陣列到達(dá)檢測臺的光的最高光子流密度為不低于十倍的標(biāo)準(zhǔn)太陽條件。所述標(biāo)準(zhǔn)太陽條件為光子流密度滿足am1.5條件。

圖3是光路匯聚系統(tǒng)的光路圖。光學(xué)匯聚系統(tǒng)包括多個透鏡和反射系統(tǒng)；led陣列包括多個led燈珠，透鏡一一對應(yīng)安裝在led燈珠前端。led陣列所發(fā)光線穿過透鏡照射到檢測臺上的檢測區(qū)域。反射系統(tǒng)包括圍繞檢測臺四周設(shè)置的、反射面向內(nèi)的反射鏡，用以將led陣列所發(fā)出的大角度光線反射到檢測臺上的檢測區(qū)域。

由于led發(fā)光的方向性較傳統(tǒng)氣體光源好很多，發(fā)光角度較小，因此為了達(dá)到在輻照面上的均與輻照，還需要加入擴散玻璃，如圖3所示，擴散玻璃安裝于led陣列和檢測臺之間，以便將定向的光線打散。

圖4是水冷系統(tǒng)的示意圖。水冷系統(tǒng)包括第一制冷機、水槽、水泵和散熱板。散熱板安裝在led陣列的上表面。第一制冷機的出水口連接水槽，對水槽中的散熱用水制冷降溫，水泵將水槽中的散熱用水壓入散熱板的入水口，散熱板的出水口連接制冷機的入水口，散熱用水帶走led陣列的熱量并流回制冷機。

圖5是風(fēng)冷系統(tǒng)的示意圖。風(fēng)冷系統(tǒng)包括第二制冷機和風(fēng)機。風(fēng)機將第二制冷機制造的冷空氣吹向led陣列下表面以便快速將led陣列工作所散發(fā)的熱量從led陣列下側(cè)迅速帶離。

圖6是led陣列的驅(qū)動電源的示意圖。驅(qū)動電源包括分壓電路、降壓型直流電源變換芯片ic1、運算放大器ic2、肖特基二極管d2和濾波線圈l1。

降壓型直流電源變換芯片ic1的型號為xl4005。

分壓電路包括串聯(lián)的第一電阻r1和第二電阻r2，此串聯(lián)電路的一端連接電壓源v尺寸，另一端接地。第一電阻r1和第二電阻r2的公共端為電壓輸出端，電壓輸出端連接運算放大器ic2的反相輸入端。在本實施例中，第一電阻r1阻止為20kω，第二電阻r2的阻止為1kω。

運算放大器ic2的輸出端連接降壓型直流電源變換芯片ic1的第二端口fb，運算放大器ic2的正電源端連接降壓型直流電源變換芯片ic1的第五端口vin，運算放大器ic2的負(fù)電源端接地。

肖特基二極管d2的正極接地，負(fù)極連接降壓型直流電源變換芯片ic1的第三端口sw。降壓型直流電源變換芯片ic1的第一端口gn接地。在本實施例中，肖特基二極管d2的型號為sk54。

濾波線圈l1的第一端連接降壓型直流電源變換芯片ic1的第三端口sw，第二端為為驅(qū)動電路的正輸出端，運算放大器ic2的同相輸入端作為驅(qū)動電路的負(fù)輸出端。在本實施例中，濾波線圈l1的型號為47μh/5a。

驅(qū)動電路還包括多個輔助用的電容，起到濾波、穩(wěn)壓的作用。第一電容c1和第三電容c3并聯(lián)，此并聯(lián)電路一端連接在降壓型直流電源變換芯片ic1的第五端口vin，另一端接地。第二電容c2和第四電容c4并聯(lián)，此并聯(lián)電路一端連接驅(qū)動電路的正輸出端，另一端接地。第五電容兩端分別連接在運算放大器ic2的輸出端和運算放大器ic2的反相輸入端，形成一個反饋回路，使得電路系統(tǒng)更加穩(wěn)定。在本實施例中，第一電容c1為150μf，第三電容c3為470μf，第二電容c1為150μf，第四電容c3為470μf，第五電容為0.1μf。

多個led燈珠串聯(lián)為led燈珠串；多個led燈珠串并聯(lián)在驅(qū)動電路的正輸出端和負(fù)輸出端之間。在本實施例中，每個驅(qū)動電路中接入2路并聯(lián)的led燈珠串。每路led燈珠串由11個led燈珠串聯(lián)而成。

本發(fā)明可進(jìn)行光強校正，對到達(dá)檢測臺上的檢測區(qū)域的光強進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到所需的輻照強度。調(diào)節(jié)光強的方法就是在led光源系統(tǒng)中設(shè)置多組驅(qū)動電源，每組驅(qū)動電源可對被其所驅(qū)動的led燈珠進(jìn)行單獨控制，則通過調(diào)整各個驅(qū)動電源的輸出電壓，改變led燈珠的電流值，從而使光強達(dá)到所需的輻照強度。

實際使用過程中，要將被鈍化的太陽能電池或者太陽電池組件放在檢測臺上，led陣列發(fā)出的光照射到太陽電池上，太陽電池被鈍化，同時控制器上所連接的液晶顯示器上會顯示太陽電池的各種參數(shù)值。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。