太阳能电池单元测试装置和方法制造方法及图纸

太阳能电池单元测试装置（200）包含用于将光能引导至待测太阳能电池单元（204）上的照明器（202）。该太阳能电池单元测试装置还包含用于将多个滤光器中的不同滤光器选择性地放置在照明器和待测太阳能电池单元之间的光路中从而进行测量性能和检测太阳能电池单元中的任何缺陷中的至少一项的器件（214）。多个滤光器包括第一组滤光器（216a）和第二组滤光器（216b）。第一组滤光器中的每个滤光器适于将来自照明器的预定百分比的光能强度传送至待测太阳能电池单元上。第二组滤光器适于在不同的光谱下测试太阳能电池单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将光能转化为电力的太阳能电池单元，并且特别涉及太阳能电池单元测试装置和测试方法。
技术介绍
目前，存在很多开发替换形式的产生能量或可再生能量源的倡议。用于发电的可再生能量或能量源的一种形式是光伏或者利用光源(例如太阳)来发电。太阳能电池单元是光伏器件，其将光能或光子转化为电力。各太阳能电池单元或聚光太阳能电池模块的量产需要光学测试来检测太阳能电池单元或聚光太阳能电池模块中的缺陷并测量太阳能电池单元的性能。光学测试一般需要利用高强度光源照明太阳能电池单元。然而，现有的测试一般是在各种分离的测试台上以及在低能量水平下进行的。此外，目前的测试装置和程序效率很低，使得其很难测试100%的太阳能电池单元或聚光太阳能电池模块。因此，需要更有效和可靠的装置和方法来测试太阳能电池单元。
技术实现思路
根据一个实施例，太阳能电池单元测试装置可以包含用于将光能引导至待测太阳能电池单元上的照明器。太阳能电池单元测试装置还可以包含用于选择性地将多个滤光器的不同滤光器放置在照明器和待测太阳能电池单元之间的光路中从而进行测量性能和检测太阳能电池单元中的任何缺陷中的至少一项的器件。多个滤光器可以包括第一组滤光器和第二组滤光器。第一组滤光器中的每个滤光器适于将来自照明器的预定百分比的光能强度传送至待测太阳能电池单元上。第二组滤光器中的每个滤光器适于在不同的光谱下测试太阳能电池单元。根据另一实施例，太阳能电池单元测试装置可以包含照明器和用于选择性地将多个滤光器中的不同滤光器放置在照明器和待测太阳能电池单元之间的光路中的器件。太阳能电池单元测试装置还可以包含分束器。分束器可以将来自多个滤光器中的选定滤光器的预定的一部分光引导至太阳能电池单元上，从而进行测量性能和检测太阳能电池单元中的任何缺陷中的至少一项。分束器还可以将预定的另一部分光能引导至一装置，用于测试来自多个滤光器中被放置在照明器和太阳能电池单元之间的光路中的选定滤光器的光的特性。根据另一实施例，用于测试太阳能电池单元的方法可以包括用多个滤光器中的每个滤光器过滤引导至太阳能电池单元上的光，从而进行测量性能和检测太阳能电池单元中的任何缺陷中的至少一项。该方法还可以包括对光进行分离，从而将预定的一部分过滤后的光引导至太阳能电池单元上，并且将预定的另一部分光引导至用于测量来自多个滤光器的每个滤光器的光的特性的装置上。对本专利技术的普通技术人员来说，在结合附图阅读下列本专利技术的非限制性的详细描述后，本专利技术的其它方面和特征(如由权利要求唯一限定的)将变得明显。【附图说明】以下实施例的详细描述引用附图，其示出本专利技术的具体实施例。具有不同结构和操作的其它实施例不脱离本专利技术的范围。图1是用于将光能转化为电能或电力的现有技术多结太阳能电池单元或光伏电池单元的示例。图2是根据本专利技术的实施例的太阳能电池单元测试装置的示例的示意图。图3是根据本专利技术的实施例的太阳能电池测试装置的多滤光器机构的示例。图4A和图4B (统称为图4)是根据本专利技术的实施例的用于测试太阳能电池单元的方法的示例的流程图。图5是根据本专利技术的实施例的太阳能电池单元的电流-电压(1-V)曲线的示例。图6是根据本专利技术的实施例的用于测试太阳能电池单元的多滤光器机构的不同位置的表格的示例。【具体实施方式】下列实施例的详细描述引用附图，其说明本专利技术的具体实施例。具有不同结构和操作的其它实施例不脱离本专利技术的范围。相同的参考数字可以指代不同附图中的同一元件或组件。如这里所用的，太阳能电池单元可以是单结太阳能电池单元或多结太阳能电池单元。将对太阳能电池单元进行简要的描述以帮助理解本专利技术。太阳能电池单元是被设计来在其被暴露于电磁辐射(例如光，特别是太阳产生的光)时产生电力的半导体器件。太阳能电池单元可以包括形成p-n结的P型半导体材料层和η型半导体材料层。太阳能电池单元也可以是包含形成多个P-n结的多个P和η型半导体材料层的多结太阳能电池单元。图1示出多结太阳能电池单元100的示例。光进入半导体材料，通过η层或η区，并由于光电效应而在材料中产生电子-空穴对(ΕΗΡ)。可以将η区设计得很薄，而与η区相比，形成在η区和P区之间的耗尽区或区域可以很厚。如果在耗尽区产生ΕΗΡ，则其形成的电场使电子和空穴漂移开。结果得到流过该器件的电流，其被称为光电流。如果在η区或P区中产生ΕΗΡ，则电子和空穴会沿随机方向漂移，并且可能成为或不成为光电流的一部分。在单层太阳能电池单元中，入射光的许多能量可能不会被转化为电。如果入射光子的能量低于半导体材料的带隙或低于将电子从材料的导带激发至材料的价带所需的能量，则该光子不能被吸收，因为没有足够的能量将电子从导带激发至价带。因此，太阳能电池单元不能将能量低于带隙的光转化为电能。如果入射光子的能量高于半导体材料的带隙，则多余的能量将被转化为热量，因为电子只能吸收移动到价带所需的精确量的能量。多结太阳能电池单元可以更好地利用太阳光谱，因为其具有不同带隙的多个半导体层，不同带隙适于吸收光谱的不同部分或吸收具有不同光子能级的光的不同波长。多结太阳能电池单元的每一层均可以由吸收光谱的不同部分或光的波长的不同范围的不同类型的半导体材料或半导体材料掺杂构成。图1示出多结太阳能电池单元100的示例。多结太阳能电池单元的一种形式是图1中所示的3层太阳能电池单元或三结太阳能电池单元。半导体材料的顶层102可以包括η型半导体材料部分102a和p型半导体材料部分102b，并且顶层102将具有最大的带隙，使得只有最大能量的光子才能在该层中被吸收并转化为电。由于较少能量的光子没有足够的能量在顶层材料102中产生EPH，因此这些光子将穿过顶层102并且可以被具有比顶层部分102小的带隙的中间半导体材料层104吸收。隧道结103被设置于顶层102和中间层104之间。中间层104可以包括η型半导体材料部分104a和P型半导体材料部分104b。类似地，底层106将具有比中间层104小的带隙，从而吸收没有足够的能量在顶层102或中间层104中产生EHP的任何光子。另一隧道结IOS可以被设置于中间层104和底层106之间。底层106也可以包括η型半导体材料部分106a和ρ型半导体材料部分106b。从顶层102到底层106的每一层102-106都将具有比前一层小的带隙，从而吸收不同能量的光子来转化为电力。每一层102-106吸收能量比该层的带隙高但比更高层的带隙低的光子。乔治亚理工大学电子与计算机工程学院的Steven Lanse I于2005年4月 21 日在其著作“Technology and Future II1-V Mult1-junction Solar Cell”中更详细地描述了太阳能电池单元和多结太阳能电池单元。图2是根据本专利技术的实施例的太阳能电池单元测试装置200的示例的示意图。太阳能电池单元测试装置200可以包含用于将光能或光子引导至待测太阳能电池单元上的照明器202。照明器202可以是高强度光源，例如弧光灯或能够执行这里所描述的测试和评估的其它光源。太阳能电池单元204可以被安装在活动夹具206中，活动夹具206允许轻易地将太阳能电池单元204移动至太阳能电池单元测试装置200中的测试位置或方位，以及允许移除太阳能电池20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池单元测试装置，其包含：照明器，其用来将光能引导至待测太阳能电池单元上；以及用来选择性地将多个滤光器中的不同滤光器放置在所述照明器和所述待测太阳能电池单元之间的光路中从而进行测量性能和检测所述太阳能电池单元中的任何缺陷中的至少一项的器件，所述多个滤光器包含第一组滤光器和第二组滤光器，所述第一组滤光器中的每个滤光器适于将来自所述照明器的预定百分比的光能强度传送至所述待测太阳能电池单元上，所述第二组滤光器用于在不同的光谱下测试所述太阳能电池单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.10 US 13/157,8261.一种太阳能电池单元测试装置，其包含: 照明器，其用来将光能引导至待测太阳能电池单元上；以及 用来选择性地将多个滤光器中的不同滤光器放置在所述照明器和所述待测太阳能电池单元之间的光路中从而进行测量性能和检测所述太阳能电池单元中的任何缺陷中的至少一项的器件，所述多个滤光器包含第一组滤光器和第二组滤光器，所述第一组滤光器中的每个滤光器适于将来自所述照明器的预定百分比的光能强度传送至所述待测太阳能电池单元上，所述第二组滤光器用于在不同的光谱下测试所述太阳能电池单元。2.根据权利要求1所述的太阳能电池单元测试装置，其中所述多个滤光器进一步包含遮光滤光器，所述遮光滤光器执行所述太阳能电池单元的电致发光测试，从而响应于预定安培数的电流被施加到所述太阳能电池单元上而检测来自所述太阳能电池单元的光发射。3.根据权利要求2所述的太阳能电池单元测试装置，其进一步包含: 电流源，当所述遮光板滤光器被布置在所述照明器和所述太阳能电池单元之间时，所述电流源将所述电流施加到所述太阳能电池单元； 照相机，其响应于所述电流被施加到所述太阳能电池单元而捕获所述太阳能电池单元的图像，从而检测来自所述太阳能电池单元的光发射；以及 分束器，其将所述太阳能电池单元的图像分离成对应于所述太阳能电池单元的不同层的光能的不同波长的波束，其中所述太阳能电池单元是多结太阳能电池单元。4.根据权利要求1所述的太阳能电池单元测试装置，其中所述第一组滤光器包含: 100%滤光器，其将来自所述照明器的所有光强度传送至所述太阳能电池单元； 66%滤光器，其将来自所述照明器的66%的光强度传送至所述太阳能电池单元； 33%滤光器，其将来自所述照明器的33%的光强度传送至所述太阳能电池单元；以及 10%滤光器，其将来自所述照明器的10%的光强度传送至所述太阳能电池单元。5.根据权利要求1所述的太阳能电池单元测试装置，其中所述第二组滤光器包含: 红色滤光器，其将来自所述照明器的无红色光谱的光传送至所述太阳能电池单元上； 蓝色滤光器，其将来自所述照明器的无蓝色光谱的光传送至所述太阳能电池单元上；以及 红外滤光器，其将来自所述照明器的无红外光谱的光传送至所述太阳能电池单元上。6.根据权利要求1所述的太阳能电池单元测试装置，其进一步包含: 分束器，其用来接收来自所述照明器的被所述多个滤光器中当前位于所述照明器和所述太阳能电池单元之间的位置上的一个滤光器过滤的光能； 积分球，其中所述分束器将来自所述照明器的一部分光能引导至所述积分球并且将另一部分光能引导至所述太阳能电池单元；以及 光谱分析器，其耦合至所述积分球，以便分析所接收的该部分光能。7.根据权利要求1所述的太阳能电池单元测试装置，其进一步包含: 光检测器，其用来测量来自所述照明器的光的强度水平；以及 用来在每个滤光器下测量所述太阳能电池单元的电流-电压曲线即1-V曲线的器件。8.根据权利要求1所述的太阳能电池单元测试装置，其中用于选择性地放置所述多个滤光器中的不同滤光器的器件包含将所述多个滤光器中的每个滤光器放置在所述照明器和所述太阳能电池单元之间以便针对所述多个滤光器中的每个滤光器测量所述太阳能电池单元的性能特性的机构。9.根据权利要求1所述的太阳能电池单元测试装置，其中用于选择性地放置不同滤光器的器件包含: 可旋转轮，围绕所述轮的毂圆周地放置所述多个滤光器中的每个滤光器，以便当所述轮围绕所述毂旋转时，将所述滤光器中的每个滤光器放置在所述照明器和所述太阳能电池单元之间；以及 包含编码器和传动轴的电机，所述电机的传动轴耦合至所述轮的毂，从而旋转所述轮，以便将所述滤光器中的每个滤光器顺序放置在所述照明器和所述太阳能电池单元之间。10.根据权利要求1所述的太阳能电池单元测试装置，其进一步包含控制光从所述照明器到所述太阳能电池单元的传输的遮光罩。11.一种太阳能电池单元测试装置，其包含: 照明器； 用于选择性地将多个滤光器中的不同滤光器放置在所述照明器和待测太阳能电池单元之间的光路中的器件；以及 分束器，其用于将来自所述多个滤光器中的选定滤光器的预定的一部分光引导至所述太阳能电池单元上，从而进行测量性能和检测所述太阳能电池中的任何缺陷中的至少一项，并且用于将预定的另一部分光能引导至用于测试来自所述多个滤光器中被放置在所述照明器和所述太阳能电池单元之间的光路中的选定滤光器的光的特性的装置。12.根据权利要求11所述的太阳能电池单元测试装置，其进一步包含用于进行测量所述太阳能电池单元的性能特性和检测所述太阳能电池单元中的任何缺陷中的至少一项的器件。13.根据权利要求11所述的太阳能电池单元测试装置，其中所述太阳能电池单元包含对第一光谱做出反应的顶部半导体材料层、对第二光谱做出反应的中间半导体材料层以及对第三光谱做出反应的底部半导体材料层，并且其中用于选择性地放置所述多个滤光器中的不同滤光器的器件包含: 第一滤光器位置，其对应于第一滤光器，所述第一滤光器传送100%的光能，以在全功率下测试所述太阳能电池单元； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·琼沃思，E·克萨达，G·A·坎贝尔，J·H·埃默尔，R·K·琼斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：
国别省市：