TW552409B - Apparatus for testing solar cells - Google Patents

Description

552409 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（1 ) 本發明為關於申凊專利範圍第^項中前置敘述 所描述的一般型裝置。

已知的此型裝置通常包含一種附著性的模組單 元，亦稱為光模擬器，具有至少一燈泡、一可控制 5之此源供應單元、一冷卻單元、一渡光單元、及一 用於光強度監控等之偵測器單元。燈泡内充滿金屬 滷化物氣體，或氙氣，或兩者混合物，並被當成連 續發光體使用。亦常使用附加濾光器組合的多個燈 泡，這些模組單充亦稱為連續光模擬器（US 10 7394993，JP 57179674，US 5217285 )，舉例來說， 該等裝置係使用於研發實驗室中或生產工廠中的品 質保證的太陽能電池量測。 採用單一或多個氙氣閃光管的其他裝置也已 知’其閃光時間能直則是可調整的。通常稱為閃光

15 器或脈衝光模擬器（US 11317535，US 3950862，JP 314840 )的這些裝置，則使用於生產流程中太陽能 電池的量測。 儘管是一個緊密的設計，由於氣體放電燈泡的 使用，及簡短但高之脈衝能量的供應，所述的裝置 20都需要大空間及高能量需求。 為了使用在近似連續的太陽能電池生產流程 中’伴隨高輻射能量操作的連續光線或脈衝光模擬 器，分別具有平均750及9個小時的操作時間，比 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公爱〉 ----- ----I--------i丨丨丨丨丨丨訂—--- 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552409 10 15 20 A7 五、發明說明（2 ) 、私為循環’提供使射出的輻射光譜範圍仍 在所需範圍内。 因此本發明之目的係設計一般型裝置，其最初 於設定為特別適合用於太陽能電池製造的品質監測 5中’並能以結構上的簡單方法生產，小型且節省能 源。 若光源本質上是在待測太陽能電池之較佳光譜 敏感度範圍内之單色輻射的I態光源矩陣，且驅動 該光源的機構中宥電流調節器，則根據本發明可達 到前述目標。 根據本發明之裝置有將一般使用於光模擬器之 個別輻射光源及高強度氣體放電以大量實質一致之 低強度但高效率之固態輻射光源取代的好處，可想 見的，這能使空間和能量需求大幅減少，使用壽命 卻高度增加。在太陽能電池的生產監測及功能測試 上，則已被發現太陽能光譜希望的模擬並非絕對重 要。使用由固態輻射光源提供的有限光譜，即能產 生此一測試。另外，固態光源不因功率變化（如光 轉暗）改變其光譜分布。 在石夕太陽能電池的測試上，該裝置具有可發射 8 8 0奈米輻射之固態光源，的痛較有優勢，矩陣光源 即被没計以在攝氏25度時，輸出特定1200瓦/平方 公尺之輻射功率，這些條件係作為該裝置於太陽能 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐 --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552409 15 A7 五、發明說明（3 ) 電池測試之基礎’以致該發明涵蓋此一市場區隔； 在其設計優點方面，以上述所使用的固態光源光譜 敏感度已被考慮，對矽電池進行最佳化。在測試薄 膜或薄層電池或其他光生伏打複合半導體製成的光 5電池方面，可能需要其他光譜。因此，具有其他特 定光譜敏感度的固態光源，係使用於來自其他今日 已知技術之太陽能電池。 另外，碲化鎘（CdTe )太陽能電池具有7〇〇奈 米區域輻射，CIS λ陽能電池則具有6〇〇奈米區域輻 10射，且皆在攝氏25度輸出特定12 00瓦/平方公尺的 矩陣光源輻射功率，都能使用該裝置進行測試，對 其他類型太陽能電池的測試，亦同樣可行。 在有利的實施例中，矩陣光源至少有4〇〇個固 態光源，可用來測試10*10公分的太陽能電池。為 了輔助這麼多的固態光源，也提供測試太陽能電池 時所需的電力。 在較佳實施例中，固態光源為具有透鏡輻射孔 的發光二極體（led)，其矩陣般排列，在4 3公厘 ± 1 〇 /〇距離上，形成近乎同質的輻射區域，這樣的好 處是有均勻的照明區域，因此產生均勻的光場。 更好的是，控制光源之輸出光功率的機構，是 整合在電腦控制評估單元中。有利的實施例中，控 制輸出光功率的機構含有附帶參考光源回饋網路的 91. 3. 2,000 ---------------------訂·--------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 552409 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 電腦控制電流源。這係補償了矩陣光源的老化現象 及/或溫度偏差。 較佳的實施例中，矩陣光源為模組化，且能藉 由附加模組擴充。 5 另一項好處，矩陣光源為XY矩陣之形式，且 月b個別控制固態光源的電流。為了產生希望的光譜 分布，矩陣光源可由發射不同光譜之光的多群固態 光源組成，即能夠藉由這些群組的適當致動，產生 所希望的混合光譜，不同光譜敏感度之發光二極體 的使用，亦允許了由混合光經適當努力產生之組 合，儘管純測試目的下不需證明，它也完全允許am 1.5光譜的產生。 至於以矩形或特定某些圓形之曲線形式取代方 陣光源，亦是可能的。 以下將以實施例結合所附圖式，來說明本發明。 圖一以簡圖示出配備有矩陣光源的太陽能電池測 試裝置； 圖二以簡圖示出實際矩陣光源，該光源具有發光 二極體及致動網路、參考測量配置，並包含回饋網 路和供應電源； 圖三以簡圖示出搭配參考之發光二極體、光適應 濾波器、及評估感應器的參考測量配置； 圖四以簡圖示出以模組方式擴充之雙矩陣光源， 10 15 20 6 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 91. 3. 2,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明說明（5 ) 、對/、有#乂大區域之樣本（如光伏模組）進行測試； 圖五以簡圖不出x_y致動之矩陣光源排列，以測 試太陽能電池的同質性。 圖一不出測量太陽能電池之裝置，包含由大量 固態光源組成的矩陣光源1，這些固態光源則自電腦 控制電流源5供應能量。固態光源依照其發射光譜 作出規格則吏其在太陽能電《也2之最佳光譜敏感 度範圍的發射光能量可轉換為電流。產生之量測電 机直接與輻射能董成正比。並經由類比/數位轉換器 3轉換成數位須!}量信^，以便在評估單元/測試電腦 4中作進一步處理。 依據本發明，將使用880奈米區域的發光二極 體作為固態光源’因為在該波長之輻射能量最容易 被石夕太陽能電池轉換；在這裡，已校正的參考電池 首先再定義的時間單位被供應，及搭配經由電腦控 制之電流源5所控制的二極體電流，以定義方式增 加矩陣光源1的輻射功率。當達到1〇〇〇瓦/平方公θ 尺之校正值，關聯產生之電流或電壓經由測試分； 器記錄。參考電池則有攝氏25度之測試溫度 (STC) 〇 ^ 你固一尸不之测量 hxj 何希望被測量的太陽能電池或相當之同電池材科 輻射感應器，並可決定人射之輻射相關的測量電 552409 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 流。自參考電池導致此一測量電流的偏差，也經由 校正曲線的修正因子納入考量。 圖二示出圖一中揭露之矩陣光源j的詳細内 容，在此實施例中，個別發光二極體被安裝於至少 5 一十個平行串（行），且依次被安裝成在矩陣光源電 路板8上的至少二十個發光二極體之串聯電路 (列），個別發光二極體串從電腦控制電流源5，經 由驅動器模組6之定義電流供電，為了監測與控制 電流串，發光二磋體之輻射將從每串輸出，以使電 流串能在參考光源回饋網路7中被評估。 圖二示出此參考光源回饋網路7之詳細内容， 在該實施例十，輻射輸出之參考發光二極體9同樣 是矩陣般光源之形式。太陽能電池或光感應器晶片 11經由適應濾波器10照射出光。因為矩陣光源1 之光強度可由發光二極體之電流調整，參考光源回 饋網路7將作為矩陣光源電路板8的老化現象及溫 度偏差，之提供補償機構。 圖四示出圖二中已敘述的矩陣光源j，依據本發 明，在模組擴充時將作為大面積之雙矩陣光源16。 20根據該實施例，測量工作（如同在圖一敘述中）可 在例如光伏模組12完成。 圖五示出XY矩陣光源13，並搭配適當修正電 路板、X列和y行之解碼器組合14、及可程式電流 10 15 91. 3. 2,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

--------訂---------線I 552409 A7 —---— —_B7 五、發明說明（7 ) 源15。依據實施例，個別電流監測將於可程式電流 源中進行，又依據本發明，選擇定義之振幅及形狀 之光脈衝，以測試太陽能電池之同質性，並儘量不 引其任何在產生過程中的錯誤’且能以簡單方法進 5 行評估。 c請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) --訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 552409 A8 B8 C8 nc

   專利申請案第90125620號 ROC Patent Appln. No. 90125620 修正後無劃線之申，專利範圍中文本—附件 Amended Claims in Chinese - Enel (TV) (民國92年4月V日送呈j (Submitted on April 如，2003) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 種測試太陽能電池之裝置，包含 照射太陽能電池(2)之定義的矩陣光源（1); 以電流調節器致動光源之機構；及 經由電連接至待測太陽能電池（2)的評估單元 (4)，以測量由被照射之太陽能電池產生的電力輸 出，並且如果需要，可與校正參考電池（11)之電力進 行比較； 其特徵為，矩陣光源是由可發出輻射光之固態光 源組成，該輻射光實質上為單色，且係在於待測^陽 能電池的較佳光譜敏感度範圍内。 2. 根據申請專利範圍第i項之裝置，用以測試石夕太陽能 電池(2)，尤其在攝氏25度時輸出特定之12〇〇瓦/平 方公尺輻射功率，其特徵為，矩陣光源具有能輕射出 在紅外光範圍之最大值的固態光源，較佳為_奈 米。/ 3. 根據申請專利範圍第！項之裝置，用以測試as或蹄 化錫太陽能電池(2)，尤其在攝氏25度時輸出特定之 1綱瓦/平方公尺輻射功率，其特徵為，矩陣光源具 有能輕射出在紅光範圍之最大值的固態光源，較佳為 600奈米或700奈米。 根據申請專利範圍第i項之裝置，用以測試非結晶石夕 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公餐了 ίο 15 20 25 1. 4. 線 552409 A8 B8 C8 ______D8 六、申請專利範圍 太陽能電池(2)，尤其在攝氏25度時輸出特定之1200 瓦/平方公尺輻射功率，其特徵為，矩陣光源具有能 輕射出在藍光或藍紫光範圍之最大值的固態光源，較 佳為450奈米。 5 5·根據申凊專利範圍第1至4項中任一項之裝置，其特 徵為，矩陣光源具有至少400個固態光源，用以測試 10*10公分的太陽能電池。 6·根據申請專利範圍第5項的裝置，其特徵為，固態光 源為具有透鏡輻射孔之發光二極體，且其以4·3公厘 10 ± 10%距離的矩陣般排列，形成近乎同質的輻射面 積。 7·根據申請專利範圍第5項的裝置，其特徵為，光源的 致動機構已整合放入電腦控制評估單元(4)。 8·根據申請專利範圍第7項之裝置，其特徵為，光源的 15 致動機構為有參考光源回饋網路(7)的電腦控制電流源 (5)〇 9·根據申請專利範圍第5項的裝置，其特徵為，矩陣光 源（1)是模組化的，且能藉由附加模組來擴充。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10·根據'申請專利範圍第5項的裝置，其特徵為，矩陣光 20 源（13)為ΧΥ矩陣形式，且固態光源之電流可個別控 制。 11·根據申請專利範圍第5項之裝置，其特徵為，矩陣光 源（1)包括多群不同發射光譜的固態光源，且所欲之混 合光譜可藉由群組之適當致動產生。