[发明专利]全太阳光谱装置和方法

说明书

太阳光谱辐照度(SSI)测量对于太阳能集热器/光伏电池板效率和太阳能资源评估，以及科学气象/气候观测和材料测试研究而言，非常重要。迄今为止，此类测量利用的是基于改进型衍射光栅的科学仪器，体积庞大、价格昂贵，对于通用结构而言，机械完整性很低。作为现场太阳能资源评估和模块性能表征研究的一部分，提供准确确定全太阳光谱以及全部水平或倾斜辐照度的紧凑型且成本效益高的工具是有利的。所述工具在开阔场地、非控制部署中不设有机械和环境稳定性的移动部件，并可利用软件来解析280‑4000nm光谱内所测量的全球、直射和漫射的太阳光谱，除了主要的大气过程(例如，空气质量、瑞利散射、气溶胶消光、臭氧和水蒸气吸收)之外。

技术领域

本发明涉及全太阳光谱辐照度，尤其是涉及紧凑型、不可移动部分可现场部署的装置，以及测量和解析全球、直射和漫射的太阳光谱辐照度、直接正常辐照度以及气溶胶、水蒸气和臭氧光谱吸收分布的方法。

背景技术

太阳能是通过一系列不断发展的技术(例如，太阳能加热、光伏、太阳能热能、太阳能建筑和人工光合作用)所利用的太阳辐射出的光和热。太阳能是可再生能源的重要来源，根据太阳能技术捕获和分配太阳能或将光和热转换成太阳能的方式，广义上分为被动式太阳能或主动式太阳能。主动太阳能技术包括使用光伏系统、集中太阳能和太阳能水加热来利用能源。被动式太阳能技术包括使建筑物朝向太阳，选择具有良好热质量或光线散射特性的材料，和设计具有自然循环空气的空间。

通常称为太阳能电池的光伏电池是将在波长工作范围内的入射光线转换成电，以便立即使用或随后在电池内储存而使用的电气装置。历史上，有两个当日时间依赖因素会使光伏模块的特性和阵列性能以及不同部署位置中的预计发电复杂化。所述因素是指一天中太阳光谱的变化以及太阳角入射角引起的光学效应。因此，太阳光谱辐照度(SSI)测量对于太阳能收集器/光伏面板效率和太阳能资源评估非常重要；而对于科学气象/气候观测和材料测试研究也很重要。

迄今为止，SSI测量利用了基于衍射光栅的改进型科学仪器，因而通常通过体积庞大、昂贵以及通用的低机械完整性来定义。因此，作为现场太阳能资源评估和模块性能表征研究的一部分，提供准确确定全太阳光谱以及全部水平或倾斜辐照度的紧凑型且成本效益高的工具是有利的。更有利地，所述工具在开阔场地、非控制部署中不设有机械和环境稳定性的移动部件，并可利用软件来解析280-4000nm光谱内所测量的全球、直射和漫射的太阳光谱，除了主要的大气过程(例如，空气质量、瑞利散射、气溶胶消光、臭氧和水蒸气吸收)之外。

通过以下对本发明具体实施例及附图进行的描述，本领域技术人员将会对本发明的其他方面和特征有更清晰的了解。

发明内容

本发明旨在缓解现有技术中全太阳光谱辐照度的限制，尤其是涉及紧凑型、不可移动部分可现场部署的装置，以及测量和解析全球、直射和漫射的太阳光谱辐照度以及气溶胶、水蒸气和臭氧光谱吸收分布的方法。

根据本发明的一个实施例所提供的一种装置，包括：球形漫射器，包括外部主体内的球形腔体，所述球形腔体涂覆有第一近朗伯材料；

形成在球形漫射器上的第一预定位置中具有第一预定直径的第一孔；

形成在球形漫射器上的第二预定位置中具有第二预定直径的第二孔；

相对于第一孔和第二孔按预定关系设置的挡板，所述挡板具有预定的厚度，涂敷有第二近朗伯材料，设置在球形漫射器的内表面上且具有限定球体预定部分的几何形状；

多个光学准直器，可耦合到所述第二孔且限定多个光电检测器中每个光电检测器的最大角度接收角，所述多个光电检测器设置在耦合到所述第二孔的光学准直器的远端；以及

多个滤光器，每个滤光器具有预定光波长的通带且与多个准直器中的光学准直器结合设置，以过滤从第二孔出射的光信号。

根据本发明的一个实施例所提供的一种装置，包括：