一种热光伏发电系统关键部件的测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种热光伏发电系统关键部件的测试装置，热光伏发电系统关键部件包括：辐射体、滤光片和热光伏电池，该测试装置包括：电加热系统、红外光谱仪和电池测试系统；电加热系统用于对辐射体进行加热，输出用于测试辐射体的第一辐射信号、用于测试滤光片的第二辐射信号以及用于测试热光伏电池的第三辐射信号；红外光谱仪用于接收第一辐射信号和第二辐射信号，以及生成辐射体的辐射谱和滤光片的透射谱；电池测试系统用于接收第三辐射信号，以及测试热光伏电池的电气参数。通过实施本发明专利技术，实现了对热光伏发电系统关键部件的测试，并且由于采用实际热光伏系统对热光伏发电系统中的关键部件进行测试，提高了测试的准确性。

A Testing Device for Key Components of Thermophotovoltaic Power Generation System

The embodiment of the present invention provides a testing device for the key components of a thermal photovoltaic power generation system, which includes a radiator, a filter and a thermal photovoltaic cell. The testing device includes an electric heating system, an infrared spectrometer and a battery testing system. The electric heating system is used to heat the radiator and output the first radiation signal for testing the radiator. It is used to test the second radiation signal of the filter and the third radiation signal of the thermal photovoltaic cell; the infrared spectrometer is used to receive the first radiation signal and the second radiation signal, as well as to generate the radiation spectrum of the radiator and the transmission spectrum of the filter; the battery testing system is used to receive the third radiation signal and to test the electrical parameters of the thermal photovoltaic cell. Through the implementation of the invention, the testing of key components of the thermal photovoltaic power generation system is realized, and the accuracy of the testing is improved by using the actual thermal photovoltaic system to test the key components of the thermal photovoltaic power generation system.

【技术实现步骤摘要】
一种热光伏发电系统关键部件的测试装置
本专利技术涉及热光伏发电
，具体涉及一种热光伏发电系统关键部件的测试装置。
技术介绍
热光伏技术是基于光生伏特效应直接将高温物体辐射热转换为电的新型能量转换技术。热光伏系统主要由四部分组成：热源，高温辐射体，滤光片，低禁带能热光伏电池。由于热光伏电池与高温辐射体距离大约在几个厘米量级，热光伏电池接受的辐射功率比照射到光伏电池的太阳光功率大得多，所以热光伏发电技术的一个明显优点和特点是能量输出密度高，并且由于无运动部件，构造和维护简单。另外，热光伏技术的热源有多种形式，可以是来自燃烧的化石能、聚光的太阳能、放射性同位素以及高温余热等，不管采用何种热源，高温热辐射体、滤光片和热光伏电池都是热光伏技术的几个关键部件，辐射体的辐射谱、滤光片的透射谱和电池电学性能是设计、优化热光伏系统的关键参数指标。因此，需要对辐射体的辐射谱、滤光片的透射谱和电池电学性能进行测试和评估。基于不同的材料和结构，应用于热光伏的辐射体包括碳化硅泡沫、稀土、难熔的金属钨或钽，或高温光子晶体。目前，对辐射体性能评估的一种做法是，将辐射体置于实际热光伏系统，根据热光伏电池的输出定性评估辐射体的性能，这种方法不能定量获得辐射体的辐射谱；另一种评估辐射体性能的方法是由红外光谱仪的自带光源照射辐射体，通过测试来自辐射体的反射光间接获得辐射体的辐射谱，然而热光伏系统中辐射体的温度通常约为900到1400摄氏度，此处方法中红外光谱仪测试的辐射体为常温，并且辐射体的辐射谱除了与辐射体材料有关，还与辐射体温度和表面结构有关，这种间接方法难以准确体现温度和表面结构对辐射谱的影响，因此这种间接的测量辐射体辐射谱的定量方法有一定的误差，这导致应用于热光伏系统的辐射体通常没有预先经过很好评估和筛选，带来盲目性，使得研发效率低下、成本增加。滤光片用来改变照射到热光伏电池上的辐射谱，常放置于辐射体和电池之间，滤光片一方面将低于截止频率的长波长光子反射回辐射体，一方面使短波长光子透过，进而入射到电池表面。目前对滤光片的评估基于方向性强的光学测试或仿真手段，实际热光伏系统的热辐射的方向性与此不同，所以这些测试和评估方法会带来误差。作为另一关键部件的热光伏电池，通常借助太阳能模拟器来测试开路电压、短路电流、填充因子、效率等电学参数，测试值与实际热光系统存在偏差。另外，目前测试辐射体，低禁带能热光伏电池的性能往往借助于不同的仪器和平台，这些平台与实际的热光伏系统环境存在差异。因此，如何提高热光伏发电系统关键部件的测试准确性，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提出了一种热光伏发电系统的测试装置，用以解决现有技术中对热光伏发电系统的辐射体、滤光片及低禁带能热光伏电池等关键部件性能参数测试不准确的问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种热光伏发电系统关键部件的测试装置，所述热光伏发电系统关键部件包括：辐射体、滤光片和热光伏电池，所述测试装置包括：电加热系统、红外光谱仪和电池测试系统；所述电加热系统用于对所述辐射体进行加热，输出用于测试所述辐射体的第一辐射信号、用于测试所述滤光片的第二辐射信号以及用于测试所述热光伏电池的第三辐射信号；所述红外光谱仪用于接收所述第一辐射信号和所述第二辐射信号，以及生成所述辐射体的辐射谱和所述滤光片的透射谱；所述电池测试系统用于接收所述第三辐射信号，以及测试所述热光伏电池的电气参数。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述测试装置还包括：黑体辐射源；所述黑体辐射源将用于测试所述辐射体的黑体辐射信号输出至所述红外光谱仪；所述红外光谱仪根据所述第一辐射信号和所述黑体辐射信号生成所述辐射体的辐射谱。结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述测试装置还包括：光路系统；所述第一辐射信号、所述第二辐射信号以及所述黑体辐射信号均通过所述光路系统传输至所述红外光谱仪。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述光路系统包括：旋转台以及与所述旋转台连接的反射镜；所述旋转台用于旋转所述反射镜的方位，所述反射镜的方位对准所述第一辐射信号、第二辐射信号或黑体辐射信号。结合第一方面或第一方面第一实施方式至第一方面第三实施方式中任一实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述测试装置还包括：热辐射计；所述热辐射计用于测量照射于所述滤光片的第二辐射信号的第一辐射功率、透射出所述滤光片的透射信号的第二辐射功率以及照射于所述热光伏电池的第三辐射信号的第三辐射功率，所述第一辐射功率和所述第二辐射功率用于计算所述滤光片的光谱效率，所述第三辐射功率用于计算所述热光伏电池的效率。结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述电池测试系统包括：电池装载系统和电气测试系统；所述电池装载系统用于装载所述热光伏电池，以及在对所述热光伏电池进行测试时，将所述热光伏电池移入所述第三辐射信号的光路；所述电气测试系统用于测量所述热光伏电池的开路电压、短路电流和最大输出功率，所述开路电压、短路电流和最大输出功率用于计算所述热光伏电池的填充因子。结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述电池装载系统包括：二维工件台和样品台；所述二维工件台用于将所述热光伏电池移入所述第三辐射信号的光路；所述样品台用于装载所述热光伏电池。结合第一方面第六实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述测试装置还包括：温度控制系统，用于控制所述热光伏电池的温度。结合第一方面第七实施方式，在第一方面第八实施方式中，所述温度控制系统包括：水冷机和热板；所述水冷机通过冷却所述样品台对所述热光伏电池进行冷却；所述热板通过调节所述样品台的温度调节所述热光伏电池的温度。结合第一方面或第一方面第一实施方式至第一方面第八实施方式中任一实施方式，在第一方面第九实施方式中，所述电加热系统包括：钨丝和氮化硅模块，通过所述钨丝和所述氮化硅模块对所述辐射体进行加热。本专利技术技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：本专利技术实施例提供了一种热光伏发电系统关键部件的测试装置，该测试装置通过电加热系统对辐射体进行加热，以及输出用于测试辐射体的第一辐射信号、用于测试滤光片的第二辐射信号和用于测试热光伏电池的第三辐射信号，通过红外光谱仪接收第一辐射信号和第二辐射信号，以及生成辐射体的辐射谱和滤光片的透射谱，通过电池测试系统接收第三辐射信号，以及测试热光伏电池的电气参数，实现了对热光伏发电系统关键部件的测试，并且由于采用实际热光伏系统对热光伏发电系统中的关键部件进行测试，提高了测试的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中热光伏发电系统关键部件的测试装置的一个具体示例的示意图；图2为本专利技术实施例中热光伏发电系统关键部件的测试装置的另一个具体示例的示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热光伏发电系统关键部件的测试装置，所述热光伏发电系统关键部件包括：辐射体、滤光片和热光伏电池，其特征在于，所述测试装置包括：电加热系统、红外光谱仪和电池测试系统；所述电加热系统用于对所述辐射体进行加热，输出用于测试所述辐射体的第一辐射信号、用于测试所述滤光片的第二辐射信号以及用于测试所述热光伏电池的第三辐射信号；所述红外光谱仪用于接收所述第一辐射信号和所述第二辐射信号，以及生成所述辐射体的辐射谱和所述滤光片的透射谱；所述电池测试系统用于接收所述第三辐射信号，以及测试所述热光伏电池的电气参数。

【技术特征摘要】
1.一种热光伏发电系统关键部件的测试装置，所述热光伏发电系统关键部件包括：辐射体、滤光片和热光伏电池，其特征在于，所述测试装置包括：电加热系统、红外光谱仪和电池测试系统；所述电加热系统用于对所述辐射体进行加热，输出用于测试所述辐射体的第一辐射信号、用于测试所述滤光片的第二辐射信号以及用于测试所述热光伏电池的第三辐射信号；所述红外光谱仪用于接收所述第一辐射信号和所述第二辐射信号，以及生成所述辐射体的辐射谱和所述滤光片的透射谱；所述电池测试系统用于接收所述第三辐射信号，以及测试所述热光伏电池的电气参数。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括：黑体辐射源；所述黑体辐射源将用于测试所述辐射体的黑体辐射信号输出至所述红外光谱仪；所述红外光谱仪根据所述第一辐射信号和所述黑体辐射信号生成所述辐射体的辐射谱。3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，还包括：光路系统；所述第一辐射信号、所述第二辐射信号以及所述黑体辐射信号均通过所述光路系统传输至所述红外光谱仪。4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述光路系统包括：旋转台以及与所述旋转台连接的反射镜；所述旋转台用于旋转所述反射镜的方位，所述反射镜的方位对准所述第一辐射信号、第二辐射信号或黑体辐射信号。5.根据权利要求1-4任一项所述的测试装置，其特征在于，还包括：热辐射计；所述热辐射计用于测量照射于所述滤光片的第二辐射信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珠明，汤亮亮，张超，霍荣岭，王治平，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11