摘要
利用光纤之导光及可挠区之特性，将原本能量集中之光源均匀分布于照射面积上，成为提供生产在线之太阳能发电模块进行发电效率检测之瞬态型太阳光模拟器系统。开发出太阳能模块生产在线所需之先进太阳光模拟器，利用先进的性能达到新一代太阳能模块的测试需求，以取代现有竞争对手的产品。在2m x 1.5m的有效照射面积上，照度可达至少1000 W/m2，而光谱合致度、均匀性和瞬时稳定度等光学性能优于IEC60904-9中所定义之class A，并且从300nm开始之UV波段仍有合致于AM1.5G太阳光之能量比例，使模块在进行发电效率检测时更加接近真实之特性。同时，自行开发的高速量测IV tracer可在闪光的时间内(预设为10ms)完成电压电流曲线之量测，并计算出Pmax、Isc、Voc、FF等各项电性参数。最后，我们更进一步将整套设备装载在货车上，变成一套移动式的太阳能模块检测设备。
关键词：太阳光模拟器，光纤，太阳能模组，瞬态，光谱合致度，均匀性，瞬时稳定度，电压电流曲线。
I. 前言
太阳光模拟器主要用在太阳能电池模块的生产在线，每一条太阳能模块生产线需要至少1台，在完成所有组装后测量贴上标签标示发电功率，光谱范围400nm-1100nm，此类模拟器因为必须配合生产线的作业高度(90cm-110cm)，在投射空间不足的限制下多利用多重反射漫射来达到光强均匀性，而紫外光就在这样多次反射的过程中被反射面所吸收了，在300nm-400nm的光谱能量几乎是零，这样的模拟器已经无法满足现有19%发电效率之HIT高效电池片的测试需求。
我们利用光纤之导光及可挠区之特性，将原本能量集中之光源均匀分布于照射面积上，成为提供生产在线之太阳能发电模块进行发电效率检测之瞬态型太阳光模拟器系统。在2m x 1.5m的有效照射面积上，照度可达至少1000W/m2，而光谱合致度、均匀性和瞬时稳定度等光学性能优于IEC60904-9中所定义之class A，并且从300nm开始之UV波段仍有合致于AM1.5G太阳光之能量比例，使模块在进行发电效率检测时更加接近真实之特性。利用自行开发的高速量测IV tracer，可在闪光的时间内(预设为10ms)完成电压电流曲线之量测，并计算出Pmax、Isc、Voc、FF等各项电性参数。
II. 先进太阳光模拟器之规格
由石英光纤的特性研究开始，经过光学模拟、光纤束光均匀装置制程开发、闪光电源开发、光源系统开发，并且完成高速电压电流曲线量测仪，最后整合成一套太阳光发电模块的检测系统，如图一所示。
此太阳光模拟器系统规格如下:
1.光谱: 由400nm-1100nm分成6个波段，各波段能量分布符合IEC60904-9 AM1.5G class A等级，另外光谱由原本400nm-1100nm延伸至300nm - 1300nm。
2.非均匀性: 照射面上的强度空间分布符合IEC60904-9 class A等级 (≦ 2%)
3.瞬时不稳定性: 在有效的10ms的闪光时间内，照射强度的变动性符合IEC60904-9 class A等级要求 (≦2%)
4.闪光充电时间:30秒以内
5.闪光持续时间:10ms
6.闪光灯寿命:10,000次
7.电压测试范围及精度: 200V/0.2% FS
8.电流测试范围及精度: 20A /0.2% FS
9.太阳能模块各项电性参数测量Voc/Isc/Pmax/Vmpp /Impp /F.F. /Rs /Rh
10.太阳能模块各项电性参数测量的重复精确度 0.5%
图一、太阳光模拟器之实际照片及示意
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