[发明专利]太阳能电池测试系统、测试方法、及多功能测试光源

说明书

技术领域

本发明相关于太阳能电池，尤指一种太阳能电池测试系统、测试方法、及多功能测试光源。

背景技术

由于地球上可供发电的矿产(例如原油及煤矿)已快速耗竭，且火力发电的方式会持续加剧全球暖化，故研发及推广永续性的替代能源已成为人类刻不容缓的任务。而在各种替代能源中，太阳能电池(solar cell)可算是较为普及的一种。

目前，不仅业者试图提高太阳能电池的转换效率(conversion efficiency)，市场上也多以转换效率作为评价太阳能电池的质量优劣标准，举例来说，转换效率差距0.2％即可导致价格的明显差异。为测试太阳能电池的转换效率，一般会使用人造光源来模拟定义为AM1.5G的太阳光，明确地说，此人造光源系用来模拟太阳光以偏离头顶约48.2度入射的状况。然而，要调出一个发光状态与标准AM 1.5G光谱一致的光源有实际上的困难，故在误差上的容忍度也较大，例如在IEC60904-9的规范中，各波段误差皆在25％以内即可定义为A级光源。在这类的规范下，几个同样被归类为A级的AM 1.5G人造光源之间可能有相当大的差异，例如有些A级的AM 1.5G人造光源可能会在蓝光上有较强的能量，有些A级的AM 1.5G人造光源则在红光上有较强的能量。可想而知，使用这些A级光源来对太阳能电池进行分级间距为0.2％的分类，很可能会造成分级错误的情形。

不论使用同一个或多个A级光源来对多个太阳能电池进行测试，即使测试的结果显示两片太阳能电池具有相近的转换效率，这两片太阳能电池在不同波段上的光谱响应可能还是不同的，例如其中一片对蓝光响应较佳，另一片则对红光响应较佳。若将这两片太阳能电池串联在同一个太阳能电池模块中，无论是在蓝光较强或红光较强的环境，这两片太阳能电池都会受限于两者光谱响应间的差异而相互牵制，以致于无法产生预期的电能。

为避免错误分级，厂商还可额外测试太阳能电池的光谱响应(spectral response)，以推知其量子效率(quantum efficiency，QE)。然而，传统的光谱响应量测方法常有速度过慢且成本过高的问题、故无法在太阳能电池的生产在线广泛使用。

因此，对于太阳能电池的供货商而言，不仅需要有与AM1.5G差异较小且机台间差异较小的人造光源，还需要可以高速及低成本量测太阳能电池的光谱响应的测试系统及方法。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供太阳能电池测试系统、测试方法、及多功能测试光源，以解决上述问题。

本发明实施例提供一种太阳能电池测试系统，包含有：一多功能测试光源、一量测单元、及一运算单元。多功能测试光源用来输出一模拟太阳光至太阳能电池以及异步输出多种窄带光至太阳能电池。量测单元耦接于太阳能电池，用来量测太阳能电池对模拟太阳光的响应以及对多种窄带光的响应。运算单元耦接于多功能测试光源及量测单元，用来依据太阳能电池对模拟太阳光的响应及对多种窄带光的响应计算太阳能电池的转换效率及光谱响应。

本发明实施例还提供一种多功能测试光源，包含有：一发光二极管阵列，包含有多种发光二极管；一混光系统；以及一驱动单元，耦接于发光二极管阵列，用来驱动多种发光二极管通过混光系统输出一仿真太阳光、及驱动多种发光二极管通过混光系统异步输出多种窄带光。

本发明实施例还提供一种太阳能电池测试方法，包含有：驱动一多功能测试光源输出一模拟太阳光至一太阳能电池，并量测太阳能电池对模拟太阳光的响应；驱动多功能测试光源异步输出多种窄带光至太阳能电池，并量测太阳能电池对多种窄带光的响应；以及依据太阳能电池对模拟太阳光的响应及对多种窄带光的响应计算太阳能电池的转换效率及光谱响应。

应用本发明的实施例，可提供准确的模拟太阳光以量测太阳能电池的转换效率，更可快速地量测太阳能电池的光谱响应，且不同机台间的差异可收敛至最小，每一机台的寿命长、功耗低，可对大量生产的太阳能电池进行精确的分类。

附图说明

图1为本发明一实施例的太阳能电池测试系统的功能方块图。

图2的表格列举了图1的LED阵列所包含的各种LED的规格。

【主要元件符号说明】

100        太阳能电池测试系统

110        多功能测试光源

120        驱动单元

125        编码器

130        发光二极管阵列

140        混光系统

150        量测单元

155        解码器