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多结太阳能电池光谱响应测试系统中光学系统研究

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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。

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