背景:

某生產(chǎn)薄膜光伏面板的企業(yè)客戶(hù)要求對(duì)其生產(chǎn)的光伏用鍍膜玻璃樣品進(jìn)行近紅外反射分析。光伏面板即太陽(yáng)能電池板，由電池陣列組成。由于光伏面板的光吸收能力是非常關(guān)鍵的因素，可決定面板邊緣和其他區(qū)域的反射率，因此成為這些反光區(qū)域的光能損耗指示器。生產(chǎn)商評(píng)價(jià)及考核面板效率改善的諸多方式中包括使用抗反射涂層和玻璃摻雜，因此通過(guò)反射率測(cè)試可以達(dá)到考察面板效率的目的。

實(shí)驗(yàn)中采用海洋光學(xué)的NIRQuest近紅外光譜儀狹縫100 μm，光譜范圍1200-2100 nm對(duì)5片鍍膜玻璃樣品進(jìn)行了分析。測(cè)試系統(tǒng)包括高功率鹵鎢燈，400 μm反射探頭，反射/透射光學(xué)平臺(tái)（固定）。鏡面反射標(biāo)準(zhǔn) (800-2500 nm段反射率為85-95%) 用作參考。Spectrosuite應(yīng)用軟件及可在Windows，MacOS及Linux 操作系統(tǒng)下運(yùn)行的Java光譜平臺(tái)。
玻璃樣品無(wú)鍍膜面朝下放入樣品架，以保證探頭測(cè)取為鍍膜面的反射率。光學(xué)平臺(tái)輔助下探頭以90o測(cè)量鏡面反射，此時(shí)入射角與反射角相等，鏡面反射隨表面光滑度的提高而相應(yīng)增加。測(cè)量中無(wú)需暗室或黑匣，全部在日光燈下進(jìn)行，高功率鹵鎢燈（20 W）提供連續(xù)光譜（360-2000 nm）。模擬實(shí)際生產(chǎn)條件，反射探頭與每個(gè)樣品表面的距離均保持在7 cm左右。
海洋光學(xué)的NIR近紅外光譜儀采用高性能InGaAs陣列探測(cè)器，緊湊的光具座設(shè)計(jì)和熱電制冷配置，低噪電子元件。本實(shí)驗(yàn)使用的NIRQuest256-2.1（即256像素光譜儀），適用于長(zhǎng)波段檢測(cè)（最高響應(yīng)在1900 nm左右）。具有高獲取模式能夠有效改善系統(tǒng)的靈敏度使之適合低光度和低濃度測(cè)量。此外，光譜儀的積分時(shí)間極短，最低可至1 ms，更適應(yīng)大產(chǎn)量生產(chǎn)環(huán)境。
NIRQuest近紅外光譜儀還具有外部硬件觸發(fā)功能，允許用戶(hù)在外部事件觸發(fā)時(shí)采集數(shù)據(jù)，或在數(shù)據(jù)采集后觸發(fā)事件。這一功能對(duì)于自動(dòng)過(guò)程或太陽(yáng)能模擬器同步閃爍過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集尤為重要。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

測(cè)試中未進(jìn)行任何平均和平滑處理，數(shù)據(jù)仍表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，因此只采集一套光譜。（見(jiàn)圖2）樣品的反射光譜表明在5片樣品中反射率都隨波長(zhǎng)有同等幅度的增加。近紅外光譜儀反射率峰值在2000 nm左右。并且反光最弱與最強(qiáng)的樣品之間，反射率的差別在測(cè)試波長(zhǎng)范圍的兩端相對(duì)較小，而在1700 nm附近差異顯著。鍍膜樣品的反射強(qiáng)度在較短波段大約為25%，而在較長(zhǎng)波段可達(dá)到80%，這些數(shù)值均為相對(duì)于鏡面反射標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的相對(duì)反射率（鏡面反射標(biāo)準(zhǔn)在近紅外波段的反射率圖譜接近平坦直線(xiàn)）。

圖2

結(jié)論

隨著市場(chǎng)對(duì)光伏電池效率的要求不斷提高，光伏材料得到了飛速發(fā)展，對(duì)分析技術(shù)的巨大需求顯而易見(jiàn)，在此背景下，光傳感測(cè)試分析系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，如 NIR近紅外光譜儀，薄膜測(cè)試系5h統(tǒng)和太陽(yáng)能模擬測(cè)試單元一類(lèi)的光傳感系統(tǒng)均可靈活配備于研發(fā)和生產(chǎn)線(xiàn)中，必然成為推動(dòng)光伏技術(shù)發(fā)展的利器。本案例表明近紅外光譜法可用于比較鍍膜玻璃樣品之間的反射率優(yōu)劣，以及獲取基于反射標(biāo)準(zhǔn)的反射率值，因此通過(guò)海洋光學(xué)的光譜儀和其他附件可以推知5片樣品的太陽(yáng)能捕獲效率。