[发明专利]一种基于光电二极管阵列的辐照强度分布测量方法

说明书

一种基于光电二极管阵列的辐照强度分布测量方法，利用光电二极管光生电流与辐照强度成正比的关系，将辐照强度测量转换为光电二极管光生电流的测量，在需要进行辐照强度测量的平面上布置光电二极管阵列，从而以光电二极管阵列的光生电流分布反映辐照强度的分布。本发明可以测量辐照强度的分布，而且光电二极管的有效受光面积较小，相邻辐照强度测量点之间步长较短，保证了测量的精度。而且采用两排光电二极管插空排列的方式弥补了因边框和正负接线端占用的面积，做到了在一个方向上辐照强度分布完全覆盖。另外，可以定量评估辐照强度分布的非均匀度，为进一步探索辐照强度非均匀性对聚光光伏光热系统总体性能参数的影响作了铺垫。

技术领域

本发明属于太阳能聚光光伏光热领域，涉及一种基于光电二极管阵列的辐照强度分布测量方法。

背景技术

在太阳能聚光光伏光热领域，由于聚光器自身的设计原理与聚光特性，或者是不完全对准的跟踪策略等客观因素，光伏光热组件表面的辐照强度分布总是不均匀的。这种不均匀分布的辐照强度会直接导致光伏电池不均匀的电流分布和温度分布。局部过大的电流会使光伏电池整体的欧姆损失增大，从而使其开路电压以及填充因子下降，最终导致其光电转换效率下降。而局部过高的电池温度会导致光伏电池表面的热斑和热应力集中，从而造成光伏电池的失效。因此提前探明光伏电池表面的辐照强度分布并进行定量表征，对于保证光伏电池安全高效输出电能是很有必要的。

现有的辐照强度测量方法大多是针对单点测量的，涉及到测量辐照强度分布的较少。而且少数涉及到辐照强度分布的测量方法的，都有各自的缺点。如浙江工业大学的戚军和张晓峰提出的“光伏阵列辐照度测量辨识方法”，测量辐照强度的光传感器分布比较离散，测量精度较低。而哈尔滨工业大学的刘祥，汪洪源等提出的“自动化扫描式辐照度测量系统及方法”，需要在空间上移动探测机构才能覆盖整个测量方向的辐照强度分布，这种方法不仅操作复杂，而且在实际天气条件变化较大的情况中，测量的误差会更大。因此开发一种能直接获得辐照强度分布的测量方法势在必行。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种基于光电二极管阵列的辐照强度分布测量方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于光电二极管阵列的辐照强度分布测量方法，包括以下步骤：

1)固定光电二极管阵列中的每个光电二极管在线路板上，并将每个光电二极管与数据采集记录系统通过信号线连接；

2)将光电二极管阵列置于聚光光伏光热系统的聚光面上，通过数据采集记录系统采集和记录光电二极管的光生电流；

3)由标准模拟光源下测量得到的光生电流以及步骤2)中得到的光电二极管的光生电流计算得到聚光面上各个光电二极管接收到的辐照强度大小；再根据光电二极管阵列的辐照强度大小，计算辐照非均匀度。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，光电二极管阵列包括两排光电二极管，两排光电二极管采用错位插空排列的方式布置，每个二极管的正负接线端与数据采集系统相连。

本发明进一步的改进在于，假设第一排光电二极管的数量为m，第二排光电二极管数量为n，当为偶数时，当为奇数时，其中，w为需要进行辐照强度分布测量的平面的宽度，l为二极管边长。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，光电二极管的型号为SFH2400。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，通过焊接的方式将每个光电二极管固定在线路板上。

本发明进一步的改进在于，进行步骤2)前，对每个光电二极管进行标定。