多结太阳能电池光谱响应测试系统中光学系统研究

【摘要】： 由于单片叠层多结光伏电池具有光电转化效率高、功率面积比及功率重量比大等优良技术指标,得到了全世界空间用太阳电池科研机构的重视。多结太阳电池的空间应用是未来多结太阳电池的主要发展方向。 多结太阳电池测试的主要技术参数有:太阳电池的光谱响应、短路电流、开路电压和光电转换效率,其中,多结太阳电池光谱响应测试一直受到太阳电池开发和研究单位、学者的重视。许多太阳电池研究人员已经做了不少工作,形成了一系列测试规范,并建立了一些先进的光伏测量实验室。在多结太阳能电池光谱响应测试方面,国外已经有相关检测理论和实用的检测装置出现。我国虽然在单结电池光谱响应测试方面取得一定成果,但在多结太阳能电池尤其是多结太阳能电池光谱响应测试方面尚未取得重大突破,相关报道也少之又少。依赖于进口外国设备必然会影响多结太阳电池进一步的理论探索和科学实验。基于多结太阳能电池的重要应用前景,对其进行理论方法和测试装置的研究成为一项具有创新意义的课题。 本课题以三结太阳电池GaInP/Ga(In)As/Ge作为研究对象。在分析、总结单结太阳电池光谱测试系统的基础上,利用自己设计的三光栅单色仪解决了国内现有的光栅单色仪的光谱范围窄(400—1100nm)的难题;针对多结太阳电池特殊的构造与光谱响应特点,开展光偏置系统研究,通过一套光源、干涉滤光片、可调光阑系统得到合理的偏置光源;针对短波长处辐照度很微弱难点,采用双光源方法解决,在350—450nm短波长区采用短波长辐照度大的氙灯作为单色仪光源,而在其他波长范围内采用卤钨灯作为光源;采用光纤和复眼透镜结构解决光路结构复杂化问题;利用自主设计的系统软件实现光栅单色仪的计算机自动控制、测量数据的采集、处理和分析;最终完成了整体系统测试理论建立和关键技术研究,为开发一套可供实用的单片叠层多结太阳电池光谱响应测试系统奠定了很好的基础。 【关键词】：多结太阳能电池 光谱响应 光学系统 光栅单色仪
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• §1-1 引言10-12
• §1-2 课题的提出背景12-13
• §1-3 多结太阳电池光谱响应测试国内外状况13
• §1-4 本文的主要研究内容13-15
• 第二章 多结太阳电池光谱响应测试原理15-22
• §2-1 太阳电池原理及其特点15-19
• 2-1-1 光生伏特效应15-17
• 2-1-2 太阳常数和太阳光谱17-18
• 2-1-3 太阳电池的光电转换效率18
• 2-1-4 光谱响应18
• 2-1-5 单片叠层多结太阳电池特点18-19
• §2-2 太阳电池测试原理19-21
• 2-2-1 测试原理19
• 2-2-2 相对光谱响应的测试19-20
• 2-2-3 绝对光谱响应的测试20-21
• §2-3 本章小结21-22
• 第三章 系统总体方案设计22-29
• §3-1 单色激励光源22-25
• §3-2 光偏置技术研究25-26
• §3-3 电偏置技术26
• §3-4 系统工作台、样品室及通信控制26-27
• §3-5 多结电池光谱响应测试系统方案27-28
• §3-6 本章小结28-29
• 第四章 单色光系统的研究29-47
• §4-1 单色光源系统的设计29-32
• 4-1-1 光源设计29-31
• 4-1-2 光源箱的设计31-32
• §4-2 单色仪的设计32-35
• 4-2-1 单色仪概述32
• 4-2-2 单色仪结构部件选择32-35
• §4-3 计算机控制单色仪系统的设计35-46
• 4-3-1 引言35
• 4-3-2 波长扫描机构设计35-37
• 4-3-3 单色仪控制系统设计37-40
• 4-3-4 单色仪系统控制软件设计40-45
• 4-3-5 单片机程序设计45-46
• §4-4 本章小结46-47
• 第五章 测试系统设计47-56
• §5-1 LABVIEW 介绍47-48
• §5-2 采集卡与系统输入输出配置48-49
• §5-3 测试系统操作软件设计49-51
• §5-4 数据处理模块51-55
• §5-5 本章小结55-56
• 第六章 结论和展望56-58
• §6-1 全文总结56
• §6-2 进一步的研究方向56-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果62

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