[发明专利]太阳光模拟装置用光源模组及该模拟测试装置

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种太阳光模拟装置用光源模组，及应用该模组的太阳光模拟测试装置。

【背景技术】

目前常见洁净能源中，利用太阳能电池发电已是极重要的一环。而太阳能电池的发电效率则是目前量测太阳能电池品质最重要的指标；因此，测试太阳能电池发电效率的装置必须非常准确；而该测试装置中最重要的部件就是模拟太阳光的光源。由于太阳光的光谱及照度会随地理位置、季节、云层分布、及空气品质等因素而变动，为求简化及标准化测试环境，因此在测试时是以美国IEC或JIS所提的AM-1.5G的标准来制作模拟光源。

在该标准中，规定模拟光源的光谱分布偏差量、照射均一性、照射安定性等三个主要指标；并且按照偏差量，将光源分类为A、B、C三个等级，目前太阳能电池工业界所接受的标准为Class A级，此等级的光谱偏差量必须小于±25％，照射不均匀度必须小于±2％，照射不安定性必须小于±2％。由于在AM-1.5G下的太阳光强度约为1000W/m²，且几乎是平行光，作为太阳光模拟器的光源，除必须达到Class A级的上述三个要求外，其光强度及平行光的聚光角度(Collimation Angle)亦为重要指标。一般要求其输出光强度必须在1000W/m²以上，聚光角在±3度以内。

因为Xe(氙气灯)灯泡发光的光谱较接近太阳光，且光输出能量也够大，以往太阳光模拟装置皆以Xe灯泡为光源，但衡量实际的光谱分布，要达到Class A级的要求，仍需要利用复杂的滤光片(Optical filter)。

近年来，各式太阳能电池不断推陈出新，用来测试的太阳光模拟装置需要具有更准确光谱的光源，因此有些业者推出利用Xe灯泡及卤素金属灯泡混合的复合型太阳光模拟装置，但其价格也极为昂贵。另外，由于太阳能电池模组(Solar Module)的检验，往往待测物面积庞大，光源也需要分布至非常大面积才能顺利检验；利用光束向四面发散的Xe灯泡作为光源，为得到够均匀的照度、并且分布至大范围，灯泡与待测物间的测试距离需要拉开至非常大，造成测试设备庞大且测试不便；而Xe灯泡本身的发光强度在分散至较大面积后，也难以达到足够强度，造成使用上的局限。

另方面，由于近年来LED的功率持续增大，且各不同波段的LED也纷纷出现，因此利用LED做为太阳光模拟器的光源已逐渐可行而被重视。目前已有的实验室用LED太阳光模拟装置，是如图1所示，利用多组不同波段的LED 100例如6×6的LED矩阵组成一个模块10，再利用例如4个模块10组成一个面积较大的装置，这36个LED 100的中心波长分别从实际太阳光谱的380nm～1200nm范围之中被选出，且每一者光功率大小亦被控制在所需的标准太阳光强度之内。

由于太阳光模拟装置要求的聚光角(CollimationAngle)非常小，因此各LED100都必须选择小发光角的砲弹型(Lamp type)LED，其光场半功率角为±5度以内。也因为该砲弹型LED的光场半功率角非常小，因此在该模块10内，各个不同波段的LED的混光效果不好，因此其波长分布均匀度非常差，与Class A级太阳光模拟装置所要求的98％均匀度相差甚远，因此到目前为止，尚未有可以达到Class A级的LED太阳光模拟装置出现。

【发明内容】

本发明目的之一在于提供一种可提供大面积均匀光束而达到Class A级的太阳光模拟装置用光源模组。

本发明的另一目的在于提供一种采用多个LED元件，而可提供接近标准太阳光的光谱的太阳光模拟装置用光源模组。

本发明的再一目的在于提供一种可由多个模组结合，使照射面积持续扩张的太阳光模拟装置用光源模组。

本发明的又一目的在于提供一种采用LED元件，而可降低成本的太阳光模拟装置用光源模组。

本发明的又一目的在于提供一种符合Class A级标准的太阳光模拟装置。