一种测试高温条件下光照强度的光强仪及方法与流程

本发明涉及光伏电池片制造技术领域，尤其涉及有关太阳能背钝化电池高温条件下光照强度测试的设计，具体是一种测试高温条件下光照强度的光强仪及方法。

背景技术：

与多晶硅太阳能电池相比，单晶硅电池缺陷密度低、无晶界、少子复合低，同时近年来单晶硅片加工成本的不断降低，单晶硅片在高效电池研发方面得到了广泛应用。根据掺杂剂的不同，P型单晶硅主要有掺B硅片和掺Ga硅片两种，由于掺B硅片电阻率易控制、成晶率高，各公司主要以掺B单晶为主。由于单晶产品市场份额的不断扩大，近年来单晶电池片的光致衰减逐渐成为关注的焦点。

晶体硅中硼和间隙氧是引起Cz-Si太阳能电池LID的主要因素。在当前传统的Cz单晶硅中，氧是晶体硅中主要的杂质，原子氧在硅体中处于填隙位置。掺硼Cz-Si太阳能电池经过光照或电流注入，硅体中的硼和氧形成硼氧复合体，成为复合中心，使少子寿命下降，导致了电池性能下降，该现象在PERC高效电池上表现更加明显。一般在200度条件下经过退火处理可有效降低光衰，但是时间相对较长，对于量产具有一定的局限性。

为了有效降低PERC电池的光衰，同时实现大规模量产，目前采用光照的同时进行退火处理的方法，可有效改善光衰，同时可缩短退火处理的时间。光强和温度是该工艺的关键控制点。温度可通过炉温仪进行测量，并获得热处理过程的炉温曲线，但是目前没有一款测试仪器可以在200度以上的高温环境中连续测试光强，导致工艺控制具有一定困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种测试高温条件下光照强度的光强仪及方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明公开了一种测试高温条件下光照强度的光强仪，它包括测试电路、数据采集系统和图像处理系统，其中：

数据采集系统用于采集测试电路的输出电压值U并将该电压值U传送给图像处理系统；

测试电路为两端接测试探头的层压件单元，所述层压件单元由层压片和电阻R串联而成，两端的测试探头输出电压值U；

图像处理系统用于输出光照强度随时间变化的连续曲线。

在两种光强仪的改进实施方式中，所述图像处理系统包含数据库，数据库中存储有已测试出的不同光照强度I₀、不同温度T₀条件下所对应的电阻R两端电压U₀；将输出电压U及测得温度T与数据库进行比对，获得实时光照强度I。

在第一种光强仪的改进实施方式中，测试电路装置在透明恒温箱中。

优选的，透明恒温箱温度保持25℃。

在另一种光强仪的改进实施方式中，数据采集系统还连接炉温仪，用于采集实时温度T。

更优的，所述层压件单元由至少三个层压件子单元并联而成，所述层压件子单元由层压片和电阻串联而成；所述层压片由156.75*156.75的单晶PERC电池片沿平行于细栅线方向切割而成，切割线与细栅线不重合。

本发明还公开了第一种测试高温条件下光照强度的方法，基于本发明所述的光强仪，它包括以下步骤：

S1：在标准测试条件下，测试出测试电路两端的电压值U₀，标准测试条件中的光照强度为I₀；

S2：将测试电路放置于待测环境中，测量测试电路两端的实时电压值U并输出给图像处理系统；

S3：图像处理系统计算实时光照强度I＝I₀*U/U₀，并输出光照强度随时间变化的连续曲线。

优选的，所述标准测试条件中，I₀＝1000W/M²。

更优的，所述标准测试条件的温度为25℃。

本发明还公开了第二种测试高温条件下光照强度的方法，基于第一种光强仪的改进实施方式，它包括以下步骤：

S1：测试在25°环境温度下，不同光照强度I₀所对应的测试电路两端电压U₀，并存储于数据库；

S2：测试电路保持环境温度为25°，数据采集系统采集测试电路两端电压U并输出给图像处理系统；

S3：图像处理系统将电压U与数据库中存储数据进行比对，获得实时光照强度I，并输出光照强度随时间变化的连续曲线。

本发明还公开了第三种测试高温条件下光照强度的方法，基于另一种光强仪的改进实施方式，它包括以下步骤：

S1：测试在不同环境温度T₀下，不同光照强度I₀所对应的测试电路两端电压U₀，并存储于数据库；

S2：通过炉温仪采集测试电路的实时环境温度T，数据采集系统采集测试电路两端电压U并输出给图像处理系统；

S3：图像处理系统将电压U、温度T与数据库中存储数据进行比对，获得实时光照强度I，并输出光照强度随时间变化的连续曲线。

本发明的有益效果：

1、实现200度以上高温环境中的光强测试，并输出光强随时间或距离连续变化的曲线，用于工艺监控及改善；

2、光强实现准确测试，单晶电池的光衰得到有效降低。

附图说明

图1是本发明的第一种光强仪的结构框图。

图2是本发明的第二种光强仪的结构框图。

图3是本发明的第三种光强仪的结构框图。

图4是本发明的测试电路示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：结合图1，它包括测试电路、数据采集系统和图像处理系统，其中：数据采集系统用于采集测试电路的输出电压值U并将该电压值U传送给图像处理系统；测试电路为两端接测试探头的层压件单元，所述层压件单元由层压片和电阻R串联而成，两端的测试探头输出电压值U；图像处理系统用于输出光照强度随时间变化的连续曲线。

相应的，第一种测试高温条件下光照强度的方法，它包括以下步骤：

S1：在标准测试条件下，测试出测试电路两端的电压值U₀，标准测试条件中的光照强度为I₀；

S2：将测试电路放置于待测环境中，测量测试电路两端的实时电压值U并输出给图像处理系统；

S3：图像处理系统计算实时光照强度I＝I₀*U/U₀，并输出光照强度随时间变化的连续曲线。原理：I＝I₀*(U/R)/(U₀/R)

结合如上测试原理及方法，我们设计出一款可连续在200度以上的环境中测试光强随时间或距离变化的曲线的光强仪。以输出光强随时间或距离连续变化的曲线，用于工艺监控及改善；在光强实现准确测试的基础上，单晶电池的光衰得到有效降低。

优选的实施例中，I₀＝1000W/M²，标准测试条件的环境温度为25℃。

实施例2：结合图2，与实施例1光强仪不同的是：测试电路装置在透明恒温箱中，透明恒温箱温度保持25℃。同时，所述图像处理系统包含数据库，数据库中存储有已测试出的25℃条件下不同光照强度I₀所对应的电阻R两端电压U₀；将输出电压U与数据库进行比对，获得实时光照强度I。

相应的，第二种测试高温条件下光照强度的方法，它包括以下步骤：

S1：测试在25°环境温度下，不同光照强度I₀所对应的测试电路两端电压U₀，并存储于数据库；

S2：测试电路保持环境温度为25°，数据采集系统采集测试电路两端电压U并输出给图像处理系统；

S3：图像处理系统将电压U与数据库中存储数据进行比对，获得实时光照强度I，并输出光照强度随时间变化的连续曲线。

实施例3：结合图3，与实施例1光强仪不同的是：数据采集系统还连接炉温仪，用于采集实时温度T；所述图像处理系统包含数据库，数据库中存储有已测试出的不同光照强度I₀、不同温度T₀条件下所对应的电阻R两端电压U₀；将输出电压U及测得温度T与数据库进行比对，获得实时光照强度I。

相应的，第三种测试高温条件下光照强度的方法，它包括以下步骤：

S1：测试在不同环境温度T₀下，不同光照强度I₀所对应的测试电路两端电压U₀，并存储于数据库；

S2：通过炉温仪采集测试电路的实时环境温度T，数据采集系统采集测试电路两端电压U并输出给图像处理系统；

S3：图像处理系统将电压U、温度T与数据库中存储数据进行比对，获得实时光照强度I，并输出光照强度随时间变化的连续曲线。

在优选的实施例中，结合图4，为了保证测量精度，所述层压件单元由至少三个层压件子单元并联而成，所述层压件子单元由层压片和电阻串联而成。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。