【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热光伏，具体为一种基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统及方法。
技术介绍
1、热光伏技术是一种将热能转换为电能的技术，其可以利用各种形式的热源加热热辐射器，利用热光伏电池将热辐射器的部分热辐射转换为电。热光伏技术中可采用包括化学能、太阳能、工热废热在内的多种热源，同时具备运行中静音、无运动部件、高尺寸-功率线性度的特点，因此其在大规模储能、能源高效利用、余热回收等领域具有重要应用价值。
2、热光伏电池是热光伏系统的核心部件之一，其工作原理与太阳能光伏电池相同，当热辐射(光)照射到电池，能量高于电池带隙的光子会在电池中激发电子-空穴对并在电池p-n结内建电场的作用下产生电压，在接通电路后形成电流，并最终输出电能。热光伏电池的效率与入射热辐射光谱、电池温度、入射光强等因素密切相关。然而，入射热辐射光谱取决于热辐射器的温度和材料发射率，而材料发射率易受到表面结构、材料氧化、污染、温度等因素的影响，因此现有热光伏测试系统中照射到待测热光伏电池的热辐射光谱和能流难以确定且不稳定、可复现性差。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：现有热光伏测试系统存在的照射到待测热光伏电池的热辐射光谱和能流难以确定且不稳定、可复现性差的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试方法，包括：
4、黑体辐射源模块、光路控制模块、电池测试
5、所述黑体辐射源模块包括黑体辐射源、黑体辐射有效出口和辐射源几何出口；
6、所述光路控制模块包括光阑和离轴抛物镜；
7、所述电池测试模块包括热电偶、待测热光伏电池、控温台、热辐射能流计、电子负载、电池固定装置和控温仪；
8、所述支持结构模块包括测试系统支撑台；
9、所述测试系统支撑台为放置固定测试系统的机械装置，包括便于实现水平移动、升降、旋转的机械安装附件。
10、作为本专利技术所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统的一种优选方案，其中：所述黑体辐射源模块照射到测试电池的热辐射来自于在设定温度下工作的黑体辐射源并经光路部分的反射、汇聚，所述电池测试部分测量照射到电池上的热辐射能流及待测电池的电输出；
11、黑体辐射源是基于黑体腔的装置，高温黑体腔可通过黑体辐射源的黑体辐射有效出口向外发射热辐射，且热辐射光谱接近于黑体辐射光谱，接近程度由有效发射率衡量，采用的黑体辐射源有效发射率不小于0.999。
12、作为本专利技术所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统的一种优选方案，其中：所述黑体辐射源中黑体腔从黑体辐射有效出口发射出的热辐射判断为黑体辐射，可根据设定温度和普朗克定律计算得到其光谱，黑体辐射源中黑体腔的有效发射率由黑体腔几何构型决定。
13、作为本专利技术所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统的一种优选方案，其中：所述光阑是控制热辐射通过的元件，由对热辐射不透明的基板和可控大小的孔组成，孔的形状包括方形、圆心、椭圆形、三角形、菱形及边数为5至10的多边形，光阑位于黑体辐射源与离轴抛物镜间及离轴抛物镜和电池测试模块间，通过改变光阑孔的大小可控制通过光路系统照射到电池测试部分上的热辐射，实现在不同照射热辐射能流密度工况下测量待测电池效率的功率；
14、离轴抛物镜反射并汇聚来自于黑体辐射源发射的热辐射，由于具有抛物面的几何面型，离轴抛物镜在反射的出射方向形成一个只有来自于黑体辐射有效出口的热辐射能抵达的区域，由于离轴抛物镜的汇聚作用，照射到电池的热辐射能流密度大于辐射源几何出口处的热辐射能流密度。
15、作为本专利技术所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统的一种优选方案，其中：所述离轴抛物镜在宽波段的光谱反射率的方差小于0.01，极差小于0.1，离轴抛物镜的镜面材料包括铝、金、银、铂及基于上述材料的合金及镀膜结构；
16、离轴抛物镜具有焦点，焦点应位于离轴抛物镜和电池测试模块之间；
17、离轴抛物镜具有离轴角度，离轴角度为30度至90度。
18、作为本专利技术所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统的一种优选方案，其中：所述光路控制模块限制照射待测电池的热辐射为来自于黑体辐射源中黑体腔的热辐射，照射到待测电池上的热辐射光谱具有可溯源、可复现、可计算的特点；
19、所述热电偶与待测热光伏电池接触并测量待测热光伏电池的温度，控温仪根据热电偶信号控制控温台并使待测热光伏电池的温度稳定在设定温度；
20、所述热辐射能流计用以测量照射到待测热光伏电池的热辐射能流，其接收面与待测热光伏电池被照射面尺寸相同，测量热辐射能流时将待测热光伏电池替换为热辐射能流计，并保证热辐射能流计的接收面位置与待测热光伏电池的被照射面位置相同。
21、作为本专利技术所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统的一种优选方案，其中：所述热辐射能流计测量热光伏电池的照射热辐射能流，所述电子负载测量待测热光伏电池的电输出，测试系统支撑台为放置测试系统的机械装置，同时包括便于实现水平移动、升降、旋转的机械安装附件。
22、本专利技术的另外一个目的是提供一种基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试方法，其能通过精确控制和测量的过程，解决了现有技术中热光伏电池效率测试的不准确性和不可复现的问题。
23、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案:一种基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试方法，包括：打开黑体辐射源的电源，并根据所需测试条件设定黑体辐射源的温度和光阑的孔径大小，移动热辐射能流计至合适位置；待热辐射能流计的示数稳定后记录测量的热辐射能流密度；将热辐射能流计替换为待测热光伏电池、控温台及固定装置，并保证热辐射能流计接收面与待测热光伏电池的被照射面位置相同；根据所需测试条件在控温仪中设置待测热光伏电池的测试温度；当待测热光伏电池的温度稳定时，采用电子负载测量待测热光伏电池的输出特性，包括电流-电压特性曲线，进而得到待测热光伏电池的电输出功率；所测量的电输出功率与热辐射能流的比值为在此条件下的待测热光伏电池的效率。
24、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试方法的步骤。
25、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试方法的步骤。
26、本专利技术的有益效果：本专利技术提供的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试方法所述测试系统提供了可溯源、可复现、已知光谱的标准黑体辐射，根据普朗克定律计算即可方便地获得照射至待测热光伏电池的热辐射光谱，不再需要直接测量光谱或通过测量热辐射器的发射率获得热辐射光谱；
27、所述测试本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于，包括：黑体辐射源模块、光路控制模块、电池测试模块和支持结构模块；
2.如权利要求1所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述黑体辐射源模块照射到测试电池的热辐射来自于在设定温度下工作的黑体辐射源并经光路部分的反射、汇聚，所述电池测试部分测量照射到电池上的热辐射能流及待测电池的电输出；
3.如权利要求2所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述黑体辐射源中黑体腔从黑体辐射有效出口发射出的热辐射判断为黑体辐射，可根据设定温度和普朗克定律计算得到其光谱，黑体辐射源中黑体腔的有效发射率由黑体腔几何构型决定。
4.如权利要求3所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述光阑是控制热辐射通过的元件，由对热辐射不透明的基板和可控大小的孔组成，孔的形状包括方形、圆心、椭圆形、三角形、菱形及边数为5至10的多边形，光阑位于黑体辐射源与离轴抛物镜间及离轴抛物镜和电池测试模块间，通过改变光阑孔的大小可控制通过光路系统照射到电池测试部分上的热辐射，实现
5.如权利要求4所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述离轴抛物镜在宽波段的光谱反射率的方差小于0.01，极差小于0.1，离轴抛物镜的镜面材料包括铝、金、银、铂及基于上述材料的合金及镀膜结构；
6.如权利要求5所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述光路控制模块限制照射待测电池的热辐射为来自于黑体辐射源中黑体腔的热辐射，照射到待测电池上的热辐射光谱具有可溯源、可复现、可计算的特点；
7.如权利要求6所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述热辐射能流计测量热光伏电池的照射热辐射能流，所述电子负载测量待测热光伏电池的电输出，测试系统支撑台为放置测试系统的机械装置，同时包括便于实现水平移动、升降、旋转的机械安装附件。
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统的方法，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于，包括：黑体辐射源模块、光路控制模块、电池测试模块和支持结构模块；
2.如权利要求1所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述黑体辐射源模块照射到测试电池的热辐射来自于在设定温度下工作的黑体辐射源并经光路部分的反射、汇聚，所述电池测试部分测量照射到电池上的热辐射能流及待测电池的电输出；
3.如权利要求2所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述黑体辐射源中黑体腔从黑体辐射有效出口发射出的热辐射判断为黑体辐射，可根据设定温度和普朗克定律计算得到其光谱，黑体辐射源中黑体腔的有效发射率由黑体腔几何构型决定。
4.如权利要求3所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，其特征在于：所述光阑是控制热辐射通过的元件，由对热辐射不透明的基板和可控大小的孔组成，孔的形状包括方形、圆心、椭圆形、三角形、菱形及边数为5至10的多边形，光阑位于黑体辐射源与离轴抛物镜间及离轴抛物镜和电池测试模块间，通过改变光阑孔的大小可控制通过光路系统照射到电池测试部分上的热辐射，实现在不同照射热辐射能流密度工况下测量待测电池效率的功率；
5.如权利要求4所述的基于黑体辐射源的热光伏电池效率测试系统，...
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