本发明专利技术涉及一种多结电池光谱响应度测试方法和装置，属于太阳能电池测试领域，该方法包括：将光源经过准直聚焦照射到入射夹缝；再通过准直镜将光线反射到光栅进行色散；通过聚焦镜进行聚焦，反射输送到数字微镜阵列；通过控制单元加载、切换和发送不同波长编码的图片数据，以预设的频率控制数字微镜阵列同时输出直流偏置光和交流激励光，同步照射在所述被测多结叠层电池上，最后输出被测子结的响应光电流信号，得到被测子结的光谱响应度曲线。本发明专利技术同时输出直流的可调偏置光和交流的可调单色光，实现空间重合地照射在被测器件表面，实现灵活高效和高精确度的多结电池光谱响应度测试。
1、目前，太阳能电池越来越趋近单结电池的sq理论极限效率，而且任何采用单一半导体材料设计的太阳能电池的光电响应光谱范围相对于太阳光谱来说都太窄，只能将太阳光谱中一定范围的光能有效地转化为电能，从而制约了太阳能电池的光电转换效率。而双结、三结等多结叠层电池可以将不同禁带宽度的半导体材料叠加起来，分别吸收不同波长范围的入射光，顶层电池的能带最高，往下依次减少，这样能量高的光子被上层能带大的电池吸收，能量低的光子被下层电池吸收，提高了光电转换效率。
2、多结叠层太阳能电池的迅速发展提高了对于电池转化效率测试的要求。单片多结电池往往采用半导体外延生长技术将不同的化合物层叠在一块基片上，不同结之间通过隧道结进行串联，整个多结电池只有两个端子，因此子结之间不容易分开，整个测试过程中各个pn结之间的光特性和电特性相互影响，需要开发有别于单结太阳能电池的光谱响应测试系统。
3、申请号为201510312471.0的专利技术专利公开了一种斩波单色仪和量子效应检测仪，具有单色仪功能，还可以通过数字微镜的开启和关闭进行斩波，具有斩波调制功能。但该专利技术针对单结电池测试，没有考虑到多结电池测试需要一束多次切换光谱范围和强度的偏置光。由于不同波长的光经过光栅元件和数字微镜器件后，具有不同的输出方向，无法直接保证不同波长和光谱范围的输出的空间一致性问题，会导致不同波长的单色光和宽谱光输出方向的变化，造成光电器件光谱响应度测试的误差。
>4、申请号为201810651960.2的专利技术专利公开了一种基于频分复用的太阳能电池外量子效率快速测试系统及方法，该专利技术利用不同波长位置进行不同的频率调制，通过逆傅里叶变换解调出不同波长也就是不同频率所对应的信号强度，从而得到光谱响应度。但是由于大量的微镜用于频分复用，针对输出自定义光谱范围和强度的偏置光能量上和光谱范围上带来很大的限制，这种方法不能同时输出高强度的偏置光和激励光，无法实现多结电池的高效高精度低成本测试。5、现有技术多结电池光谱响应度测试需要可调单色光源作为激励光，光栅单色仪和声光可调滤光器等作为分光单元，同时经过斩波器产生交变的光照，产生交变的电信号，但是相互串联的多结太阳电池的各单结太阳电池有不同的光谱响应分布，当某一波长单色光照射在多结电池表面只能激活其中一结电池并产生光谱响应，而其它电池没有被激活，整体短路电流输出为零，无法实现光谱响应测量。因此多结电池的测试还需要合理的光偏置技术。测试不同光电池单元时，还需要改变偏置光的辐照度分布，使其达到规定的照度要求。以三结光电池单元的太阳能电池为例，现有技术需要引入三组直流偏置光，通过滤光片选择响应的光谱范围，从而满足每一结光电池单元的偏置照射要求。
6、另外测试光谱响应度时，需要被测子电池保持短路状态，而由于偏置光的作用，待测子电池的工作电压将发生偏移。以单片三结电池的底电池测试为例，由于串联电流限制作用，整个电池保持在底电池的低电流水平，其它两节电池输出电压不为零，底电池输出电压也不为零，也不是短路状态。为了使底电池和整个电池整体处于短路状态，还需要施加偏置电压，使底电池的输出电流最大，同时整个电池输出电压为零。
7、现有技术中基于滤光片的偏置光技术需要在系统中设置多个滤光片，以三结电池的测试为例，激励光利用光栅光谱仪分光的氙灯光源作为可调单色光源，利用斩波器和锁相放大器实现交流模式。偏置光方面，通过分束后选取不同的滤光片实现相应的光谱匹配。第一结测试，选用一片长通滤光片；第二结测试，选用短通和长通滤光片；第三节测试选用一片短通滤光片。而往往在器件研发过程中需要不断地更新光谱响应区间，也意味着需要重新选择滤光片。目前基于多结电池测试的偏置光技术还是基于滤光片的方法，不能很方便地匹配器件的光谱响范围，费时费力还不够精确。以上解决方案使测试系统过于复杂庞大，同时维护成本也较高。
技术实现思路
1、鉴于以上现有技术的不足，专利技术的目的在于提供一种多结电池光谱响应度测试方法和装置，同时输出直流的可调偏置光和交流的可调单色光，实现空间重合地照射在被测器件表面，实现灵活高效和高精确度的多结电池光谱响应度测试。
2、一方面，本专利技术公开了一种多结电池光谱响应度测试方法，包括：
3、步骤s2，利用高能量密度的稳态宽谱光源作为光源，经过准直聚焦照射到入射夹缝；
4、步骤s3，通过准直镜将来自入射狭缝的光线反射到光栅，通过光栅进行色散；
5、步骤s4，通过聚焦镜对来自光栅的光线进行聚焦，反射输送到数字微镜阵列；
6、步骤s5，通过控制单元加载、切换和发送不同波长编码的图片数据，以预设的频率控制数字微镜阵列同时输出直流偏置光和交流激励光，使数字微镜阵列投射出特定光谱分布以及光源调制频率的光束；
7、步骤s6，将所述交流激励光和直流偏置光投射入光路准直匀光器后同步照射在被测多结叠层电池上；
8、步骤s7，将预设的偏置电压加载到被测多结叠层电池上，通过电池的正负极得到的信号传输到前置放大器，再将信号输出到锁相放大器，锁相放大器经过积分时间得到若干个周期的平均信号，最后输出某一单色激励光下被测子结的响应光电流信号；
9、步骤s8，通过依次切换不同波长编码的图片数据，实现可调单色光波长和光强的切换，得到被测子结在可调单色光下的光谱响应度曲线。
10、进一步地，在步骤s2之前，还包括：
11、步骤s1，测试各子结的单片单结电池的光谱响应特征，根据测试结果分别确定被测多结叠层电池各被测子结的直流偏置光的光谱范围和响应的光强，及交流激励光的光谱范围和响应的光强。
12、进一步地，所述方法还包括：根据所述光栅的参数调节入射狭缝，通过调节入射狭缝的狭缝宽度实现改变照射在数字微镜阵列上的光斑大小。
13、进一步地，所述图片数据包括对应直流偏置光的数字编码，或对应交流激励光的数字编码，或同时包括对应直流偏置光的数字编码和对应交流激励光的数字编码；
14、步骤s5中通过对所述图片数据的加载和切换得到交流激励光和直流偏置光。
15、另一方面，本专利技术公开了一种多结电池光谱响应度测试装置，包括：光源单元和光栅微镜阵列调光模组；其中，
16、光源单元，用于向光栅微镜阵列调光模组提供基础光源；
17、光栅微镜阵列调光模组，用于同时输出具有光谱范围的直流偏置光和可调单色的交流激励光，包括：
18、入射狭缝，用于调节产生不同的狭缝宽度，基于所述不同的狭缝宽度调节来自光源单元的光线的光谱分辨率；
19、准直镜，用于将来自入射狭缝的光线反射到光栅；
20、光栅，用于对通过入射狭缝过来的光线进行色散；
21、聚焦镜，用于对来自光栅的光线进行聚焦，反射输送到数字微镜阵列；
22、控制单元，用于加载、切换和发送不同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多结电池光谱响应度测试方法，其特征在于，包括：
2.在根据权利要求1所述的一种多结电池光谱响应度测试方法，其特征在于，在步骤S2之前，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种多结电池光谱响应度测试方法，其特征在于，还包括：根据所述光栅的参数调节入射狭缝，通过调节入射狭缝的狭缝宽度实现改变照射在数字微镜阵列上的光斑大小。
4.根据权利要求1所述的一种多结电池光谱响应度测试方法，其特征在于：所述图片数据包括对应直流偏置光的数字编码，或对应交流激励光的数字编码，或同时包括对应直流偏置光的数字编码和对应交流激励光的数字编码；
5.一种多结电池光谱响应度测试装置，其特征在于，包括：光源单元和光栅微镜阵列调光模组；其中，
6.根据权利要求5所述的一种多结电池光谱响应度测试装置，其特征在于，所述光源单元为高能量密度的稳态宽谱光源。
7.根据权利要求5所述的一种多结电池光谱响应度测试装置，其特征在于，所述入射狭缝是矩形可调狭缝，狭缝宽度可调范围为20um-3mm。
8.根据权利要求5所述的一种多结电池光谱响应度测试装置，其特征在于，还包括：多结叠层电池单元；所述多结叠层电池单元包括单结电池或多结层叠电池。
9.根据权利要求8所述的一种多结电池光谱响应度测试装置，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求9所述的一种多结电池光谱响应度测试装置，其特征在于，所述信号检测单元，包括依次电连接的偏置电压源、前置放大器、锁相放大器和数据采集模块；其中，
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【技术特征摘要】
1.一种多结电池光谱响应度测试方法，其特征在于，包括：
2.在根据权利要求1所述的一种多结电池光谱响应度测试方法，其特征在于，在步骤s2之前，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种多结电池光谱响应度测试方法，其特征在于，还包括：根据所述光栅的参数调节入射狭缝，通过调节入射狭缝的狭缝宽度实现改变照射在数字微镜阵列上的光斑大小。
4.根据权利要求1所述的一种多结电池光谱响应度测试方法，其特征在于：所述图片数据包括对应直流偏置光的数字编码，或对应交流激励光的数字编码，或同时包括对应直流偏置光的数字编码和对应交流激励光的数字编码；
5.一种多结电池光谱响应度测试装置，其特征在于，包括：光源单元和光栅微镜阵列调光模组；其中，
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘前霞，佟飞，雷泽民，陈海霞，
申请(专利权)人：北京卓立汉光仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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