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第三章 太阳能电池的测试 光伏效应 4.转换效率（η）： 太阳电池测试 三、太阳模拟器分类 1.稳态太阳模拟器 2.脉冲式太阳模拟器 模拟器光源 使用模拟阳光时，光谱取决于电光源的种类和滤光、反光系统 辐照度可以用标准太阳电池短路电流的标定值来校准。 * * 太阳电池发电原理示意图 知识回顾 n p 负载 光电流Iph 结正向电流ID I 太阳电池的表征参数 如果忽略太阳电池的串联电阻Rs,VD即为太阳电池的端电压V，即 1.短路电流:当太阳电池的输出端短路时，V = 0 （VD≈0），得: 2.开路电压:当太阳电池的输出端开路时，I = 0，得: 负载伏–安特性曲线如图所示 影响因素：面积、光强、温度 影响因素：光强、温度、材料特性 最大输出功率与开路电压和短路电 流乘积之比 3.填充因子（FF）： 太阳电池的最大输出功率与照射到太阳电池的总辐射能Pin之比 光强：1000W/m2 光谱分布：AM1.5 电池温度：25℃ 通过模拟太阳灯光照射到电池片表面 测试太阳电池的电性能参数 3.1太阳模拟器 一、概述 太阳电池是将太阳能转变成电能的半导体器件，从应用和研究的角度来考虑，其光电转换效率、输出伏安特性曲线及参数是必须测量的，而这种测量必须在规定的标准太阳光下进行才有参考意义。如果测试光源的特性和太阳光相差很远，则测得的数据不能代表它在太阳光下使用时的真实情况，甚至也无法换算到真实的情况，考虑到太阳光本身随时间、地点而变化，因此必须规定一种标准阳光条件，才能使测量结果既能彼此进行相对比较，又能根据标准阳光下的测试数据估算出实际应用时太阳电池的性能参数。 二、太阳辐射的基本特性 1.辐照度 通常称为“光强”，即入射到单位面积上的光功率，单位是W/m2或mW/cm2。 对空间应用，规定的标准辐照度为1367W/m2，对地面应用，规定的标准辐照度为1000 W/m2。实际上地面阳光和很多复杂因素有关，这一数值仅在特定的时间及理想的气候和地理条件下才能获得。地面上比较常见的辐射照度是在600~900 W/m2范围内，除了辐照度数值范围以外，太阳辐射的特点之一是其均匀性，这种均匀性保证了同一太阳电池方阵上各点的辐照度相同。 2.光谱分布 太阳电池对不同波长的光具有不同的响应，就是说辐照度相同而光谱成分不同的光照射到同一太阳电池上，其效果是不同的，太阳光是各种波长的复合光，它所含的光谱成分组成光谱分布曲线，而且其光谱分布也随地点、时间及其它条件的差异而不同，在大气层外情况很单纯，太阳光谱几乎相当于6000K的黑体辐射光谱，称为AM0光谱。在地面上，由于太阳光透过大气层后被吸收掉一部分，这种吸收和大气层的厚度及组成有关，因此是选择性吸收，结果导致非常复杂的光谱分布。而且随着太阳天顶角的变化，阳光透射的途径不同吸收情况也不同。所以地面阳光的光谱随时都在变化。因此从测试的角度来考虑，需要规定一个标准的地面太阳光谱分布。目前国内外的标准都规定，在晴朗的气候条件下，当太阳透过大气层到达地面所经过的路程为大气层厚度的1.5倍时，其光谱为标准地面太阳光谱，简称AM1.5标准太阳光谱。此时太阳的天顶角为48.19?，原因是这种情况在地面上比较有代表性。 3.发光强度 发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。1cd是指单色光源（频率540X1012HZ，波长0.550微米）的光，在给定方向上的单位立体角内发出的光强度，光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4 。 地面标准阳光条件是具有1000 W/m2的辐照度，AM1.5的太阳光谱以及足够好的均匀性和稳定性，这样的标准阳光在室外能找到的机会很少，而太阳电池又必须在这种条件下测量，因此，唯一的办法是用人造光源来模拟太阳光，即所谓太阳模拟器。 大面积测量 采集系统复杂 瞬间功率大 毫秒量级脉冲发光 脉冲 制造小面积太阳模拟器 光学系统和供电系统复杂庞大 连续照射 稳定 标准太阳光 工作时输出的辐照度稳定不变 稳态 适合 缺点 优点 定义 类型 稳态太阳模拟器 脉冲式太阳模拟器 　 　 短时间光强强，光谱特征比稳态氙灯好，可以得到大面积均匀光斑 脉冲氙灯 脉冲氙灯 精密太阳能模拟器 光斑不均匀，电路复杂，价格贵，光学积分设备复杂，有效面积难做大 光谱接近日光，但红外线多些，用滤光片滤掉 氙灯加滤光片 氙灯 简易型 灯寿命短，50H 反射镜对红外线透明，其他光线反射，色温3400K 卤钨灯加介质膜 冷光灯 简易型 3cm水膜滤除部分红外线，无法补充紫外线 光谱和日光差别大，红外线含量大，紫外线