[发明专利]一种光伏电池自动测试装置

说明书

本发明涉及一种光伏电池自动测试装置，包括太阳光模拟器、太阳运动仿真装置和电池测试装置，所述的太阳光模拟器包括光源及两个自由曲面反射镜，其中一个自由曲面反射镜朝向光源，接收光源发出的光线并反射给另一个自由曲面反射镜，另一个自由曲面反射镜将接收到的光线反射给光伏电池，光伏电池接收到的光为准直光，该两个自由曲面反射镜同时实现对光源的扩束和匀光。本发明将自由曲面应用到了太阳光模拟器中，提出了一种反射式太阳光模拟器的设计方法，利用两个自由曲面反射面实现对氙灯光源的扩束和匀光，简化了太阳光模拟器光学系统结构。

技术领域

本发明属于光电检测领域，涉及太阳能领域，尤其是一种用于光伏电池的性能测试装置。

背景技术

能源问题越来越受到人们的重视，太阳能作为取之不尽的清洁能源备受青睐。光伏发电作为太阳能主要利用形式之一近年来也发展迅速。对其主要组件太阳能性能评价是评价光伏发电效率一个重要指标，太阳光模拟器是实现太阳能电池测试的主要仪器。太阳光模拟器产生类似太阳光照射在太阳能电池上使其发生光电转换，代替实际太阳光完成对电池的室内测试，不受外界天气情况影响。

常规的太阳光模拟器主要由光源、聚光镜、光学积分镜、准直镜等组成。光源发出的光经过聚光镜会聚到光学积分镜上，再经过准直镜出射，出射的光束为能量均匀分布的准直光，积分镜一般采用两片微透镜阵列。这种太阳光模拟器系统机械长度过长，积分镜为透镜阵列，不易加工和调试，且光学元件均为透射元件，光能量损失严重。

目前，对太阳能电池片测试系统所采用的太阳光模拟器，机械长度过长；匀光采用透镜阵列，其能量均匀性受到单元数量限制；所能检测的太阳能电池的尺寸受到准直镜直径的限制；光学元件全部采用透射元件，能量损失严重。同时，无法控制太阳光入射电池的角度，无法实现电池片一天发电情况的检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种新型全自动聚光光伏系统性能测试装置，利用两个自由曲面反射镜将小口径的平行光均匀准直的照射到大尺寸的太阳能电池板上，实现对氙灯光源的扩束和匀光。同时，利用太阳运动仿真模块，实现太阳能电池转动，模拟一天太阳光入射情况，利用太阳能电池检测模块，实现对太阳能电池参数的获取，完成太阳能电池的测试。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种光伏电池自动测试装置，包括太阳光模拟器、太阳运动仿真装置和电池测试装置，在光学平台上安装太阳运动仿真装置，在太阳运动仿真装置上安装光伏电池，在光伏电池的上方通过支架安装太阳光模拟器，太阳光模拟器发出的准直光被光伏电池接收，光伏电池连接电池测试装置，所述的太阳光模拟器包括光源及两个自由曲面反射镜，其中一个自由曲面反射镜朝向光源，接收光源发出的光线并反射给另一个自由曲面反射镜，另一个自由曲面反射镜将接收到的光线反射给光伏电池，光伏电池接收到的光为准直光，该两个自由曲面反射镜同时实现对光源的扩束和匀光。

而且，所述的太阳运动仿真装置包括X轴转台支架、X轴转台、Z轴转台支架、Z轴转台，所述Z轴转台支架固装在光学平台上，在Z轴转台支架上固装Z轴转台，该Z轴转台由Z轴转台电机驱动实现绕Z轴旋转，在Z轴转台上固装X轴转台支架，在X轴转台支架上固装X轴转台，X轴转台由X轴转台电机驱动，实现绕X轴旋转，在X轴转台上固装一支撑板，在支撑板上粘贴待测试的光伏电池。

而且，所述的两个自由曲面反射镜的设计方法，包括如下步骤：

(1)拟合光源和接收面能量分布曲线；

(2)建立太阳光模拟器光学系统初始计算模型；

(3)计算两个自由曲面反射镜。

步骤(1)所述的拟合光源和接收面能量分布曲线是通过功率计检测光源出射面的能量分布，并拟合出光源截面能量分布曲线，在入射面以光源中心为圆心建立等能量环，该能量环为中心密边缘疏的同心圆，作为光源模型；接收面能量环为疏密程度相同的同心圆。