基于光伏生电原理对氙灯辐照度的测量研究

叶岗，刘泽璞，张美玲，林兆耀，文树坡

（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

引言

氙灯是目前公认的对太阳光模拟应用最为广泛的人工老化光源。氙灯老化试验箱是利用氙灯作为人工光源，对高分子材料进行照射，从而模拟高分子材料在自然环境中的老化过程，此方法为目前主流的老化试验方法之一，广泛应用于汽车、建材、光伏、涂料、塑料、纺织等多个行业。

氙灯老化试验箱试验主要的参数控制关键节点和难点在于光照强度，即氙灯光源的辐照度及总辐照量的测量。因为氙灯光源的生产一直受制于国外，存在一定的技术壁垒因此，目前国内没有合适的计量方法对氙灯光源进行计量。

利用标准光伏电池片将光能转化成电能，通过电信号的测量来测量氙灯老化试验箱在试验过程中的光照变化，可作为氙灯辐照度测量的一个新手段、新方法。

1 光伏电池工作原理

光伏电池的工作原理的基础是利用半导体PN结的光生伏打效应：当光照射到光伏板时光伏板吸收光能，产生光生电子-空穴对，在电池内建电场作用下，电池两端产生异号电荷的积累，从而产生光生电压，如图1所示。

图1 电池两端产生光

当光照射P-N结时，在半导体的电子由于获得光能而释放电子，相应的便产生电子-空穴对，并在内建电场作用下，电子被趋向N型区，空穴被趋向P型区，从而在N区有过剩电子，P区有过剩空穴，于是在PN结附近形成了内建电场相反的光生电场。光生电场一部分低消内建电场，其余部分即为光生伏特电动势（如图2）。……