具有温度修正功能的太阳辐照度计设计

为准确获知室外自然光下太阳电池的表面辐照度,基于辐照度与太阳电池短路电流的线性关系,设计了一种适用于光伏电站的太阳辐照度计。以单晶硅电池片作为辐照度传感器,较好地解决了总辐射表由于光谱分布和辐照方位角引起的测量误差问题;利用热敏电阻器采集电池片温度,为辐照度测量值增加了温度修正功能,提高了辐照度计的准确性;采用脉冲式太阳模拟器校准辐照度计,最后在室外自然光下与标准太阳电池测试比对,获得了误差仅为1.5%的较好结果。     

用电学参数表征晶体硅太阳电池特性

为了分析3种不同类型的商业太阳电池片,即P型铸造多晶硅太阳电池、定边喂膜生长硅(EFG)太阳电池和单晶硅太阳电池中存在的影响电池效率的可能性缺陷,对太阳电池的电性能参数如光谱响应曲线、短路电流的二维分布、串联电阻、并联电阻、二极管理想因子、反向饱和电流等进行了表征和分析.对比分析了对太阳电池增加偏置白光前后的光谱响应(外量子效率EQE)曲线,然后采用光束诱导电流(LBIC)法和电流-电压(I-V) (暗,光照)法分别测试了太阳电池中形成漏电缺陷的面分布和太阳电池的电性能参数并借助于太阳电池的二极管等效模型拟合了I-V曲线.结合这3种分析测试方法,得出在铸造多晶硅、EGF太阳电池中影响电池参数的主要缺陷是晶界、位错以及材料中的杂质,而影响单晶硅太阳电池的却是存在于体内的金属杂质等.由于原材料中存在不同的少子复合中心,使最终多晶硅,EFG和单晶硅太阳电池的转换效率分别为10.5%,11.7%和15.7%.     

薄膜与小组件太阳电池特性参数测试系统的研制

为了快速、精确地测量薄膜与小组件太阳电池的光电特性参数,建立了太阳电池测试系统,研究了测试系统的控制模式与测试精度.选取DSP芯片TMS320LF2407为主控芯片,采用模块化与总线结构的设计思路,使系统具有较快的响应性与扩展性.运用高精度运算放大器等电子元件,研制了程控电子负载,可精确测量太阳电池的短路电流与开路电压...     

QE、LBIC和I-V对铸造多晶硅、单晶硅太阳电池的表征

分析了三种不同类型的商业太阳电池片-P 型铸造多晶硅太阳电池，定边喂膜生长硅(EFG)太阳电池 和单晶硅太阳电池的光谱响应（外量子效率EQE），光束诱导电流（LBIC）和暗电流-电压(I-V)，光照I-V 曲线。在I-V 特性测试中，利用太阳电池的二极管等效模型从测量数据中得出重要的电池参数，例如串联 电阻，并联电阻，二极管理想因子，暗饱和电流等。通过光谱响应和LBIC 测试，分析影响这些参数的可 能性缺陷。在铸造多晶硅、EGF 太阳电池中影响电池参数的主要缺陷是晶界以及位错以及材料中杂质，而 对于单晶硅来说，主要的却是存在于体内的金属杂质等。     

晶体硅光伏电池的标准测试

为了建立太阳电池的标准测试规范流程,对影响太阳电池标准测试不确定度的各类因素进行了评价和筛选。基于太阳光模拟器、分光感度仪、IV测试仪、标准太阳电池等二级太阳电池标准测试设备与器件,开展了多项标准测试技术的研究。对电池测量过程中太阳电池模拟光源的空间不均匀性、时间不稳定性、仪器测量重复性、扫描方向导致的不确定度、电池反射率和透射率、面积测量不确定度、量子效率等各类影响因素进行了测量,给出了高效晶体硅太阳电池测量不确定度的测量流程,最终导出在现有实验室测量条件下的扩展测量不确定度为±3.94%。基于对常规太阳电池测试数据的比较,对常规电池测量方法进行了改进,将测量不确定度降低了0.19%。最后,提出了双面电池的精确测试流程和方法,为其它双面光电池的标准化测量提供了借鉴。     

自适应多量程的太阳电池参数测试系统的研究

为了能获取真正的开路电压与短路电流,自动适应多种规格的太阳电池片的参数要求,对太阳电池的测试的电子模型与自适应多测试系统进行研究。首先在分析原有太阳电池测试系统的基础上,进行改进,使得跟随电压真正跟随到OV;然后采用多路电子开关等手段,使得测试线路实现了自适应多量程的测试。试验结果表明,系统能真正获取开路电压与短路电流,并且,能实现电压在0～50V,电流在0．7～5．6A之间的自适应测量,开路电压不一致性〈2．2％,短路电流不一致性〈3．2％,满足了单体太阳电池与小组件太阳电池的测量。     

基于光纤光栅传感器温度补偿的低温应变测量方法研究北大核心CSCD

针对低温结构应变难以精确可靠测量的问题,采用两端粘贴工艺制备了耐低温胶封装FBG应变传感器并通过低温单轴拉伸试验研究了其应变响应特性,理论推导了考虑光纤热光系数的温度补偿算法并通过低温温度响应试验分析了其准确性,最后应用于LNG球阀球体低温应变测量。封装工艺不改变FBG反射光谱形状,低温下传感器呈良好线性、重复性和稳定性,温度补偿算法有效提高了温度变化引起的应变测量精度,实现了低至液氮温区的球体应变监测。研究表明,耐低温胶封装FBG应变传感器结合考虑热光系数的温度补偿算法为LNG球阀等低温结构的应变测量提供了一种有效方法。     

空间太阳电池用光学薄膜

介绍了光学薄膜在十八所研制的空间太阳电池上的应用情况。通过高温高真空蒸镀的方法,制备出单层增透膜M gF2,双层增透膜T iOx/S iOy、T iOx/YOy和T iOx/A lOy;通过高真空离子辅助沉积的方法,制备出带通滤光膜。通过应用单层增透膜M gF2,太阳电池的输出功率提高2%;通过应用双层增透膜,太阳电池的短路电流提高36%~48%(硅太阳电池的短路电流提高近48%,砷化镓太阳电池提高近36%)。通过应用带通滤光膜,太阳电池的吸收系数降低0.06。     

太阳电池测试系统及其参数匹配优化研究

为了获得太阳电池的I-V特性曲线及特性参数,利用Visual C++语言开发出基于Windows平台的太阳电池测试软件系统,并对基于补偿原理的I-V测试电路参数匹配进行了详细分析。电路中串联电阻及桥式直流电源对电池的暗特性影响变化不大,但可使光特性I-V曲线发生显著变化。通过参数匹配的调整与优化,测量数据与电池的标准数据基本吻合,其误差仅为1%~2%,表明该测试软件系统满足实际使用要求,为电池性能分析提供了准确的依据。     

用于铝电解电流精确测量的手持式光纤电流传感器研究

电流强度是电解铝工艺的基本参数,精确测量电解槽分布电流可提高铝电解生产效率和工作稳定性。本文分析了光纤电流传感器相比于传统电流测量技术在电解槽电流测量中的原理性优势,针对目前光纤电流传感器在现场应用中存在的重复拆装和大电流条件下温度误差问题,创新提出了基于柔性封装的传感光纤插接方案和温度误差与非线性误差二维补偿技术,首次设计研制了手持式光纤电流传感器,测试结果表明：传感器的重复拆装误差小于0.12%,在-40℃～70℃温度范围内测量0.5～30 kA电流时的误差小于0.2%,在某电解槽现场测量立柱母线电流时与控制室显示值的误差小于0.4%,并通过对阴极钢棒分布电流的连续监测和分析,实现了电解槽破损的提前预警。     

Pulsed Nd:YAG laser treatment of monocrystalline silicon substrate

To minimize reflection and increase the opportunity for photovoltaic (PV) devices to absorb incident light, we produced rough-textured surfaces using a pulsed Nd:YAG laser. We investigated the effect of various operating parameters on surface features and optical performance. The parameters investigated were pulse repetition frequency, pulse energy, and textured surface exposure time. Following laser surface treatment, no chemical solution etching or anti-reflective coatings were necessary. Reflectance values were measured by spectrophotometer. Structural properties including surface morphology and surface roughness of the textured surfaces were analyzed by a three-dimensional confocal laser scanning microscope. The resulting surface reflection curves indicated that, of the different laser machining paths, the vertical and circular paths produced identical optical properties in the samples. Surface reflection values decrease as the pulse energy and exposure times increase. By contrast, surface roughness increases with exposure time. An increase in pulse frequency reduces surface roughness, although the extent of the reduction depends upon the pulse energy. Following surface texturing of the monocrystalline silicon samples, the total reflection was reduced from 40% to approximately 10% of incident light. Our experimental results indicate that the rougher surfaces attained by laser surface treatment provide better light-trapping properties for PV devices.     

大面积双光源稳态太阳模拟器的研制

基于IEC(International Electrotechnical Commission)标准在太阳电池热斑试验、薄膜电池老练试验中CCC级太阳模拟器要求[1-2],本文提出了一种稳态长弧氙灯与金卤灯相结合的大面积稳态太阳模拟器。首先根据实际测量的光源光谱,分析计算了这种双光源模拟器达到C级光谱匹配要求的条件;其次,我们使用Tracepro软件建立初始结构模型,并通过宏编程对辐照均匀性进行仿真优化;然后,针对两种光源的不同特性提出了半闭环光强调节与控制的思路。最后,我们在1.2m×2m有效辐照面上实现了:光强在600-1000W/m2范围内可调,光谱匹配度达到C级,辐照均匀性达到B级(±5%),辐照不稳定性达到A级(±2%)的性能要求。     

旋转曲面光伏发电聚光器优化设计

自动跟踪太阳聚光光伏发电系统的研究,已经成为太阳能光电利用技术的研究热点之一。介绍了一种旋转曲面光伏发电聚光器,聚光器反射圆筒的内壁形状采用一条曲线作母线,绕中心轴线旋转得到的旋转曲面,通过计算机编程对旋转母线进行优化设计,确保入射太阳光经过该旋转曲面反射后,可均匀照射到聚光器底部的圆形电池板上。     

Investigation of photoconductivity of silicon solar cells by a near-field scanning microwave microscope

The photovoltaic effect in silicon solar cells were investigated by using a near-field scanning microwave microscope (NSMM) technique by measuring the microwave reflection coefficient at an operating frequency near 4 GHz. As the photoconductivity in the solar cells was varied due to the incident light intensities and the wavelength, we could observe the photoconductivity changes at heterojunction interfaces inside the solar cells by measuring the change of reflection coefficient S₁₁ of the NSMM. By measuring the change of reflection coefficient, we also directly imaged the photoconductivity changes at heterojunction interfaces inside the solar cells.     

电化学机械复合抛光薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底

设计了针对薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底的电化学机械复合抛光法以满足其对表面粗糙度、光反射率和有害物质扩散的要求。首先,设计并制造了一种用于平面加工的复合阴极刀具,理论分析了它的材料去除机理。然后,结合法拉第原理和黏着摩擦理论分析了电化学腐蚀行为和摩擦力作用行为,解决了电化学腐蚀和机械去除钝化膜的匹配一致性问题。最后,以50mm×50mm×0.3mm规格的304不锈钢为阳极工件,对提出的方法进行了实验验证。结果显示:对衬底加工20min后,其表面粗糙度Ra从124nm降到10nm;表面反射率从加工前的56.8%提高到62.4%;表面金属氧化层的形成(氧化铁和氧化铬),有效阻挡了Fe和Cr离子的扩散。实验显示,提出的方法是处理柔性不锈钢表面的有效方法,成本低、效率高。     

主动遥感探测海底可燃冰的正演研究

本文提出利用光学成像干涉技术主动遥感探测可燃冰的温度、压强、浓度物理量。通过光纤将海面上波长为1.65μm的激光传输到海底,激发海底可燃冰,将CH4发射的1.65μm附近相距很近的10条谱线用光纤收集传回到海面上,经过成像干涉系统,在CCD相机上得到5条成像干涉条纹,选择两条相邻干涉条纹的灰度值,利用"转动谱线测温法"和洛伦兹线型即可获得海底可燃冰CH4的温度、压强、浓度等参量。实验得出CH4的正演成像干涉图,并得到CCD上的电子计数1.68×105远远大于拟用CCD噪声400e,系统的最大信噪比为291,窄带干涉滤光片可在16°视场内区分CH4的10条目标谱线,CH4的温度和浓度探测精度分别为1K和3%。研究表明,该成像干涉系统可用于遥感探测海底可燃冰。     

光学器件光谱透过率反射率实时测量系统的研制

研制了一种用于光学器件光谱透过率反射率实时测量的自动化光谱检测系统,整个系统实现了对光学器件进行透过率、反射率的在线测量,同时还可对光源进行光功率、色度等的自动检测工作。围绕该检测系统的研究背景、硬件组成、软件实现和应用前景展开了全面讨论。该系统的单次测量周期小于0.3s,可测量的光谱范围为200nm～1100nm,测量精度可达0.5%,采样间隔实时可调。     

A Spectral–Thermal Bench with a Special Fiber-Optic Probe–Objective for Measuring Diffuse-Reflection Spectra

The results of tests of a new fiber-optic probe–objective for measuring both IR diffuse-reflection spectra and other types of spectra of solids at various temperatures are presented. In comparison with the conventional devices, the new scheme for measuring diffuse-reflection spectra has such advantages as the minimum distortion of spectra by the specular and Fresnel diffuse components of the reflection from surface irregularities and the linearity of the concentration dependences. The use of a fiber-optic probe–objective provides the ability for the simultaneous analysis of the solid phase and outgoing gases with increasing temperature and calibration of the spectral methods using the thermogravimetric-analysis data. An example of monitoring the process of drying catalysts in laboratory studies when analyzing composite and other materials is used to consider the prospects for using the probe–objective.     

积灰对光伏组件输出特性影响建模与分析

灰尘沉积在光伏组件上严重影响光伏系统输出的稳定性,导致发电量降低的同时缩短了组件的使用寿命.准确地评估光伏现场积灰浓度,将有助提升光伏发电功率预测模型的精度.本文以光伏电站现场采集的灰尘颗粒为研究对象,首先分析了灰尘颗粒的元素组成、含量、形貌特征和粒径分布,根据光伏组件实际的发电效率和环境参数,建立了积灰浓度软测量模型...