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CN116297338B - 一种太阳能电池激光损伤判别方法 - Google Patents

一种太阳能电池激光损伤判别方法

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CN116297338B
CN116297338B CN202211515531.5A CN202211515531A CN116297338B CN 116297338 B CN116297338 B CN 116297338B CN 202211515531 A CN202211515531 A CN 202211515531A CN 116297338 B CN116297338 B CN 116297338B
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Abstract

本发明公开了太阳能电池激光损伤判别方法和系统。本发明首先获取通过测量得到的太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据，并根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据；最后根据测量得到的所述光谱反射率数据和计算得到的所述理论散射光谱数据，通过比较可见光波段的吸收峰特性、近红外谱段曲线的类周期振荡特性反演太阳能电池损伤情况。本发明的方法和系统利用散射光谱提供的反映材料的表面材质属性、波长维度的分辨信息，通过测量激光辐照前后太阳能电池的散射光谱，实现了太阳能电池的损伤判别，本发明的方案实现简单，易于工程实现和实验验证。

Description

一种太阳能电池激光损伤判别方法
技术领域
本发明属于激光损伤评估技术领域，特别地涉及太阳能电池的激光损伤判别方法和系统。
背景技术
20世纪70年代以来，国内外学者在航天器目标光谱探测与特征识别领域内开展了大量研究，研究机构已对大量航天器材料的散射光谱数据进行了实验室环境测量，并建立了相应光谱数据库。结合天文观测实验中得到的散射光谱数据，能够对太空环境中卫星、火箭箭体等航天器目标的表面材质种类进行判别分析，甚至反演太空环境中航天器目标表面材质的变化情况。
对于航天器系统中表面积较大且能够提供维持航天器正常工作能源的太阳能电池而言，一旦电池出现损伤，将会导致电池的光电性能下降，进而导致航天器的工作状态出现故障。激光作为一种高亮度光源，在其辐照太阳能电池时，通常会对电池的光电性能产生影响；当辐照激光能量足够高时，会对电池造成损伤，导致电池的光电性能无法维持航天器的正常工作。尤其是非合作目标航天器的太阳能电池受到激光束能辐照损伤时，传统的雷达和光学成像等探测方法难以识别电池的具体损伤情况。因此，需要一种能够对非合作目标太阳能电池激光损伤程度进行判别的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的发明目的在于实现非合作目标太阳能电池激光损伤程度进行判别。
为达到上述目的，本发明提供了一种太阳能电池激光损伤判别方法，包括：
获取通过测量得到的太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据的步骤；
根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据的步骤；
反演太阳能电池损伤的步骤，该步骤中，根据测量得到的所述光谱反射率数据和计算得到的所述理论散射光谱数据，通过比较可见光波段的吸收峰特性、近红外谱段曲线的类周期振荡特性反演太阳能电池损伤情况。
进一步的，根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据的步骤中，每次指定了太阳能电池中GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据的步骤包括：
步骤S210：根据入射角度θ0和太阳能电池各层的几何厚度，计算太阳能电池各层的复折射率Nj及第j层的入射角θj，计算公式为：
Nj＝nj-ikj，
其中，太阳能电池有k层，j表示光路上的第j层空间，j＝0,1,2,…,k,k+1，，N0为真空或大气环境下的介质复折射率，θ0为入射光在太阳能电池第1层的入射角度，nj为太阳能电池第j层的实折射率，kj为太阳能电池第j层的消光系数，i为虚数单位；
步骤S220：计算第j层的有效相位厚度δj，计算公式为：
其中，dj为太阳能电池第j层的厚度，λ为入射光的波长；
步骤S230：计算第j层的导纳ηj，计算公式为：
步骤S240：计算光谱反射率Rtotal(θi,λ)，计算公式为：
其中，RS(θi,λ)和RP(θi,λ)分别代表S偏振波和P偏振波入射时的光谱反射率，通过把导纳ηj代入如下光谱反射率R表达式得到，
进一步的，反演太阳能电池损伤的步骤中，根据测量得到的所述光谱反射率数据得到测量光谱曲线，根据计算得到的所述理论散射光谱数据得到仿真光谱曲线，对比测量光谱曲线和仿真光谱曲线可见光波段的吸收峰特性、和近红外谱段曲线的类周期振荡特性，如果相吻合，则表明指定的太阳能电池中的GaInP层和GaAs层电池厚度即为太阳能电池的损伤后的厚度情况；如不吻合，则重新指定GaInP层和GaAs层电池厚度，用新的GaInP层和GaAs层电池厚度计算太阳能电池的理论散射光谱数据，从而得到新的仿真光谱曲线进行比对，直到测量光谱曲线和仿真光谱曲线可见光波段的吸收峰特性、和近红外谱段曲线的类周期振荡特性符合，即直到得到太阳能电池的损伤后的厚度情况。
本发明还提供了一种太阳能电池激光损伤判别系统，包括太阳能电池表面散射光谱测量装置、太阳能电池的理论散射光谱数据计算模块和太阳能电池损伤反演模块；其中，
太阳能光谱测量装置用于测量得到的太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据，
太阳能电池的理论散射光谱数据计算模块用于根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据；
太阳能电池损伤反演模块用于反演太阳能电池损伤，该模块根据测量得到的所述光谱反射率数据和计算得到的所述理论散射光谱数据，通过比较可见光波段的吸收峰特性、近红外谱段曲线的类周期振荡特性反演太阳能电池损伤情况。
进一步的，太阳能电池表面散射光谱测量装置是实验测量装置，包括暗室、光源、探测器、光谱探测模块、三维运动平台、数据采集与控制模块；其中，光源、探测器和三维运动平台放置于暗室中；
测量时，先将激光损伤的太阳能电池置于三维运动平台上，数据采集与控制模块控制三维运动平台运动至测试位置，光源发出的入射光辐照太阳能电池，所述太阳能电池反射入射光，探测器接收太阳能电池的反射光，将反射光信息引入光谱探测模块中的光谱仪，光谱仪接收到探测器传送的反射光信息后，向数据采集与控制模块输出处理后的原始散射光谱信息；测试位置有多个，以保证太阳能电池所有位置都被测量，通过对多次测量的原始散射光谱数据进行处理，得到太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据。
进一步的，所述三维运动平台包括旋转平台、第一机械悬臂和第二机械悬臂，旋转平台用于固定太阳能电池，光源设置在第一机械悬臂上，探测器设置于第二机械悬臂上；数据采样和控制模块控制旋转平台、第一机械悬臂和第二机械悬臂的位置，从而控制太阳能电池的方位转动和/或测量几何模型的改变。
进一步的，第一机械悬臂和第二机械悬臂将光源与探测器约束在同一平面内，第一机械悬臂和第二机械悬臂使探测器可以围绕样品旋转平台进行圆周运动，实现0°至360°范围接收的反射光。
进一步的，所述探测器采用光通量探测器，其传输通道包括可见光通道和近红外通道，被测太阳能电池散射后的反射光由探测器接收，对应地，光谱仪包括可见光光谱仪和近红外光谱仪，分别连接可见光通道和近红外通道。
进一步的，所述光源包括卤素灯、聚光碗、光阑和电源；电源给卤素灯供电并实现卤素灯的电流调节，聚光碗将卤素灯发出的光聚焦成平行光，作为入射光照射太阳能电池，卤素灯位于三维运动平台的机械臂上，入射光照射的中心位置与三维运动平台上摆放的太阳能电池的中心重合；光阑用于限制入射光的光斑尺寸，使入射光完整照射样片表面。
进一步的，所述暗室为全封闭设计，无其他杂散光进入暗室，暗室中放置的光源、探测器、三维运动平台和墙壁涂有消光漆。
本发明的方法和系统利用散射光谱提供的反映材料的表面材质属性、波长维度的分辨信息，通过测量激光辐照前后太阳能电池的散射光谱，实现了太阳能电池的损伤判别，本发明的方案实现简单，利于工程实现和实验验证。
附图说明
图1是本发明的太阳能电池激光损伤判别方法的流程图。
图2是本发明实施例中计算太阳能电池的理论散射光谱数据的原理示意图。
图3是本发明实施例中太阳能电池激光损伤判别方法流程图。
图4是本发明实施例中三结砷化镓太阳能电池各层结构示意图。
图5是本发明实施例中太阳能电池DAR层对电池光谱反射率的影响。
图6是本发明实施例中太阳能电池Ge层对电池光谱反射率的影响。
图7是本发明实施例中太阳能电池GaInP和GaAs层对电池光谱反射率的影响。
图8是本发明实施例中太阳能电池GaInP层和GaAs层在激光辐照下的厚度特征变化。
图9是本发明实施例中不同激光功率密度辐照下太阳能电池散射光谱特性模型仿真结果与实验测量结果对比图。其中，图9(a)和图9(b)是0.12J/cm2的仿真结果对比图；图9(c)和图9(d)是0.42J/cm2的仿真结果对比图；图9(e)和图9(f)是1.16J/cm2的仿真结果对比图；图9(g)和图9(h)是1.58J/cm2的仿真结果对比图；图9(i)和图9(j)是2.14J/cm2的仿真结果对比图；图9(k)和图9(l)是2.96J/cm2的仿真结果对比图。
图10是本发明的太阳能电池激光损伤判别系统的组成框图。
图11是本发明实施例中太阳能电池表面散射光谱测量装置原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
本发明的方法和系统利用散射光谱提供的反映材料的表面材质属性、波长维度的分辨信息，通过测量激光辐照前后太阳能电池的散射光谱，实现了太阳能电池的损伤判别。
实施例1
本实施例用于详细说明本发明的太阳能电池激光损伤判别方法。
如图1所示，本发明的太阳能电池激光损伤判别方法，包括：获取通过测量得到的太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据的步骤；根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据的步骤；反演太阳能电池损伤的步骤，该步骤中，根据测量得到的所述光谱反射率数据和计算得到的所述理论散射光谱数据，通过比较可见光波段的吸收峰特性、近红外谱段曲线的类周期振荡特性反演太阳能电池损伤情况。
本发明一些具体实施例中，获取太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据通过地面实验系统测量得到，其他一些具体实施例中，通过实际测量非合作目标太阳能电池而得到。
根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据的原理如下所述。
参见图2，采用导纳矩阵法推导太阳能电池多层结构与基底组合的等效光学导纳Y与各层及基底结构参数之间的定量关系式，如下所示：
式中，E0是第一层界面(入射介质为空气)外侧电场强度，Ek+1是第k层(出射介质)下界面外侧电场强度，k为膜层数，ηj为第j层空间的导纳，δj为第j层膜的有效相位厚度。式中，矩阵进行复数运算，其中δj的计算式为
式中，d为每层的厚度，Nj是每层的复折射率，λ为入射光的波长，Njdjcosθj为第j层界面的光学相厚度。
相厚度对p偏振(指光矢量E在入射面内)和s偏振(指光矢量E垂直于入射面)都相同。太阳能电池有k层，j表示光路上的第j层空间，j＝0,1,2,…,k,k+1，如图2所示的4层太阳能电池，0代表的光入射的空间，1代表太阳能电池的第一层，5就代表光从第4层出射后的空间。在每一个层有反射光也有折射光，1-4层都是有物质的，是实体，0和5都是空气或者真空，没有物质。ηj为第j层的导纳，对于p偏振和s偏振取不同的形式，有，
第j层的折射角θj由斯涅尔定律确定，即
N0 sinθ0＝Nj sinθj＝Ns sinθs
式中，N0为入射介质的复折射率，Ns为出射介质的复折射率，Nj为第j层介质的复折射率。
各层的复折射率Nj取如下形式：
Nj＝nj-ikj
式中，nj为实折射率，kj为消光系数。
kj反映各层的吸收，kj＝0说明无吸收。因此可知，对于一个由k层材料构成的多层结构，当光从入射介质N0以θ0角入射时，可令基底和各层组合的特征矩阵为
进一步可得：
将Y称为各层与基底组合的光学导纳。由光学导纳可计算多层结构的振幅反射系数r和反射率R，分别为
式中，*表示取共轭。
通过上述理论模型，即可得到太阳能电池散射光谱特性的仿真结果，可以结合散射光谱实验测量结果对激光辐照电池的散射光谱特性进行分析。
本发明一些具体实施例中，根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据的步骤包括：
步骤S210：根据入射角度θ0和太阳能电池各层的几何厚度，计算太阳能电池各层的复折射率Nj及第j层的入射角θj，计算公式为：
Nj＝nj-ikj，
其中，太阳能电池有N层，j＝1,2,…，N，N0为真空或大气环境下的介质复折射率，θ0为入射光在太阳能电池第1层的入射角度，nj为太阳能电池第j层的实折射率，kj为太阳能电池第j层的消光系数，i为虚数单位；
由于在真空或大气环境下，介质复折射率N0可近似为1，且决定各层复折射率Nj具体数值的两参数分别为介质的实折射率nj和介质的消光系数kj，在各层种类确定后仅与入射光波长相关。因此在确定入射角θ0后，可进行复折射率Nj及第j层的入射角θj计算。
步骤S220：计算第j层的有效相位厚度δj，计算公式为：
其中，dj为太阳能电池第j层的厚度，λ为入射光的波长；
步骤S230：计算第j层的导纳ηj，计算公式为：
步骤S240：计算光谱反射率Rtotal(θi,λ)，计算所需的参数分别为有效相位厚度δj和导纳ηj，由于光学性质的变化也取决于光的偏振状态，当入射光无偏振时，根据菲涅尔方程，得到总的光谱反射率为：
其中，RS(θi,λ)和RP(θi,λ)分别代表S偏振波和P偏振波入射时的光谱反射率，通过把导纳ηj代入如下光谱反射率R表达式得到，式中*表示取共轭，
层数L＝4时，上式可化为：
参见图3，本发明一些具体实施例的反演太阳能电池损伤的步骤中，根据测量得到的所述光谱反射率数据得到测量光谱曲线，根据计算得到的所述理论散射光谱数据得到仿真光谱曲线，对比测量光谱曲线和仿真光谱曲线可见光波段的吸收峰特性、和近红外谱段曲线的类周期振荡特性，如果相吻合，则表明指定的太阳能电池中的GaInP层和GaAs层电池厚度即为太阳能电池的损伤后的厚度情况；如不吻合，则重新指定GaInP层和GaAs层电池厚度，用新的GaInP层和GaAs层电池厚度计算太阳能电池的理论散射光谱数据，从而得到新的仿真光谱曲线进行比对，直到测量光谱曲线和仿真光谱曲线可见光波段的吸收峰特性、和近红外谱段曲线的类周期振荡特性符合，即直到得到太阳能电池的损伤后的厚度情况。
实施例2
本实施例以三结砷化镓太阳能电池为例对本发明的太阳能电池激光损伤判别方法进行进一步说明。
三结砷化镓太阳能电池的简化结构如图4所示，三结砷化镓太阳能电池主要包括减反射膜DAR层、顶电池GaInP层、中电池GaAs层和底电池Ge层，主要材料分别是TiO2/Al2O3、GaInP、GaAs、Ge，其中，各层电池厚度如下所示：TiO2/Al2O3＝0.100μm，GaInP＝0.670μm，GaAs＝3.7μm，Ge＝170μm，电池样片总厚度约为174.47μm。
通过改变太阳能电池各层的厚度，本发明对太阳能电池的各层电池对目标散射特性的影响进行了仿真分析，以典型的测量几何模型30°为例，结果如图5、图6、图7所示。
DAR层和Ge层对电池光谱反射率的影响如5和图6所示，图中横坐标为波长，范围为400～1200nm，纵坐标为光谱反射率，范围为0～1。在没有DAR层和Ge层时，电池光谱反射率曲线幅值整体上升，可见光谱段(400～750nm)的吸收峰和近红外谱段(900～1200nm)的类周期振荡现象仍然存在，散射光谱变化趋势无明显改变。主要是由于减反射膜DAR层和底电池Ge层的作用为吸收太阳光，降低反射能量，对散射光谱特征的变化规律无影响。
GaInP和GaAs层对电池光谱反射率的影响如图7所示，仅含GaInP层时，电池的光谱反射率曲线在可见光谱段存在明显吸收峰；而仅含GaAs层时，电池的光谱反射率曲线在可见光谱段没有吸收峰，近红外谱段曲线在900nm后存在类周期振荡的薄膜干涉特性。由仿真结果可知，顶电池GaInP层主要影响可见光谱段的吸收峰，中电池GaAs层主要影响近红外谱段的干涉特性。
因此，三结砷化镓太阳能电池内各层电池的主要作用如下所示：
(1)减反射膜DAR层：吸收太阳光，降低反射能量，对散射光谱曲线特征的变化规律基本无影响；
(2)顶电池GaInP层：主要影响可见光谱段的吸收特性，当该层电池损伤后，可见光谱段内吸收峰数目减少，吸收峰的位置偏移，且吸收峰幅度减弱；
(3)中电池GaAs层：主要影响近红外谱段的干涉特性，当该层电池损伤后，近红外谱段曲线的类周期振荡特性逐渐消失；
(4)底电池Ge层：吸收太阳光，降低反射能量，对散射光谱曲线特征的变化规律基本无影响。
如图8所示，给出了由激光能量密度变化引起的GaInP层和GaAs层厚度变化特性。图中横坐标为激光能量密度，左侧纵坐标为GaInP层厚度，右侧纵坐标为GaAs层厚度，线1为GaInP层厚度的变化，线2为GaAs层厚度的变化。利用仿真分析得到不同激光能量密度辐照后损伤电池的散射光谱变化，并与实际测量结果对比，如果光谱曲线特征吻合，即可判断出太阳能电池的损伤情况。如图9所示，图中线1为原始完好电池的光谱测量曲线，线2为辐照损伤电池光谱实验测量曲线，线3为辐照损伤电池光谱仿真曲线。通过对比发现，实验测量的可见光与近红外光谱曲线的特征和仿真光谱曲线的特征基本相吻合，验证了方法的准确性。
实施例3
本实施例对本发明的太阳能电池激光损伤判别系统进行进一步说明。
参见图10，本实施例的太阳能电池激光损伤判别系统，包括太阳能电池表面散射光谱测量装置、太阳能电池的理论散射光谱数据计算模块和太阳能电池损伤反演模块；其中，太阳能电池表面散射光谱测量装置用于测量得到的太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据，太阳能电池的理论散射光谱数据计算模块用于根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据；太阳能电池损伤反演模块用于反演太阳能电池损伤，该模块根据测量得到的所述光谱反射率数据和计算得到的所述理论散射光谱数据，通过比较可见光波段的吸收峰特性、近红外谱段曲线的类周期振荡特性反演太阳能电池损伤情况。
为了获得太阳能电池激光损伤的散射光谱特性，本发明一些具体实施例中，获取太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据通过地面实验系统测量得到，其他一些具体实施例中，通过实际测量非合作目标太阳能电池而得到。
本实施例采用了如图11所示太阳能电池表面散射光谱测量装置，太阳能电池表面散射光谱测量装置包括暗室、光源、探测器、光谱探测模块、三维运动平台、数据采集与控制模块。其中，光源、探测器和三维运动平台放置于暗室中。
测量时，先将激光损伤的太阳能电池置于三维运动平台上，数据采集与控制模块控制三维运动平台运动至测试位置，光源发出的入射光辐照太阳能电池，所述太阳能电池反射入射光，探测器接收太阳能电池的反射光，将反射光信息引入光谱探测模块中的光谱仪，光谱仪接收到探测器传送的反射光信息后，向数据采集与控制模块输出处理后的原始散射光谱信息；测试位置有多个，以保证太阳能电池所有位置都被测量，通过对多次测量的原始散射光谱数据进行处理，得到太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据，以便对激光辐照太阳能电池的损伤情况进行判别分析。
优选的，所述三维运动平台包括旋转平台、第一机械悬臂和第二机械悬臂，旋转平台用于固定太阳能电池，光源设置在第一机械悬臂上，探测器设置于第二机械悬臂上；数据采样和控制模块控制旋转平台、第一机械悬臂和第二机械悬臂的位置，从而控制太阳能电池的方位转动和/或测量几何模型的改变。
优选的，本发明的具体实施方式中探测器采用光通量探测器，其传输通道分为可视通道和红外通道两种，被测目标散射后的反射光由探测器接收。在光谱测量过程中，探测器可以围绕样品旋转平台进行圆周运动，实现0°～360°范围的探测。目标测量和数据采集处理均由计算机系统自动完成。
优选的，暗室为全封闭设计，无其他杂散光进入暗室，且其中仪器和墙壁涂有消光漆，使得墙面与仪器的反射率小于3％，暗室可以实现对杂散光的消除，对背景光的高程度吸收，保证了实验系统的测量精度。
优选的，光源包括卤素灯、聚光碗、光阑和电源等部件。可调电源给卤素灯供电实现灯的电流调节，聚光碗将卤素灯发出的光聚焦成平行光，其中，卤素灯位于三维运动平台运动的机械悬臂上，平行光照射的中心位置与旋转平台上摆放的太阳能电池的中心重合；而光阑可以限制入射光源的光斑尺寸，使光源完整照射样片表面，减弱测量过程中平台或垫片的反射光对探测器接收光学信息造成的干扰。
卤素灯较标准灯具的照明效率提高10％，填充气体为氙，具有可调光性能，光谱范围400～1700nm。卤素灯通过可调节的稳流电源驱动，具有良好的工作稳定性。考虑到遮光与散热问题，光源系统中存在风扇及具有散热翅片的遮光筒等部件，实现了光源系统的杂散光滤除和自然散热。
优选的，三维运动平台通过计算机控制仪器的运动，电池样片水平摆放在旋转平台上，由于探测器接收的光学信息与光源的入射角、方位角和探测器的接收角、接收方位角、波长等多个因素相关，为了简化测量几何模型，将光源与探测器约束在同一平面内，此时散射光谱的测量几何模型仅与光源的入射角、探测器的接收角、波长及光谱相对强度因素相关。
优选的，光谱仪中包括两个具有不同光谱响应范围的光谱仪，可以得到可见光到近红外的光谱信息。由于固体没有通常意义下的分子转动，因此无法形成远红外光谱。而近红外光谱是由分子振动能级跃迁产生的振动光谱，在物质产生可见光光谱时，会同时产生近红外光谱。因此，实验选择了可见光和近红外谱段(400～1200nm)的光谱对辐照前后太阳能电池的表面散射光谱特性进行分析。
优选的，数据采集与控制模块主要由光谱仪和平台驱动软件以及控制系统组成，实现了光谱的连续采集。
本发明公开了太阳能电池激光损伤判别方法和系统。本发明首先获取通过测量得到的太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据，并根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据；最后根据测量得到的所述光谱反射率数据和计算得到的所述理论散射光谱数据，通过比较可见光波段的吸收峰特性、近红外谱段曲线的类周期振荡特性反演太阳能电池损伤情况。本发明的方法和系统利用散射光谱提供的反映材料的表面材质属性、波长维度的分辨信息，通过测量激光辐照前后太阳能电池的散射光谱，实现了太阳能电池的损伤判别，本发明的方案实现简单，易于工程实现和实验验证。
本申请不局限于说明书和权利要求文字部分所限定的内容，任何本领域范围内公知的修改和变化都属于本申请的范围，说明书具体实施例部分仅是对本发明示例性的说明，不是对本发明的具体限定。

Claims (8)

1.一种太阳能电池激光损伤判别方法，其特征在于包括：
步骤S10：获取通过测量得到的太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据的步骤；
步骤S20：根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据的步骤；
步骤S210：根据入射角度和太阳能电池各层的几何厚度，计算太阳能电池各层的复折射率及第j层的入射角，计算公式为：
，
，
其中，太阳能电池有k层，j表示光路上的第j层空间，，为真空或大气环境下的介质复折射率，为入射光在太阳能电池第1层外侧的入射角度，为太阳能电池第j层的实折射率，为太阳能电池第j层的消光系数，i为虚数单位；
步骤S220：计算第j层的有效相位厚度，计算公式为：
其中，为太阳能电池第j层的厚度，λ为入射光的波长；
步骤S230：计算第j层的导纳，计算公式为：
步骤S240：计算光谱反射率，计算公式为：
，
其中，和分别代表S偏振波和P偏振波入射时的光谱反射率，通过把导纳代入如下光谱反射率表达式得到，式中*表示取共轭，
其中，为真空或大气环境下的导纳；
步骤S30：反演太阳能电池损伤的步骤，该步骤中，根据测量得到的所述光谱反射率数据和计算得到的所述理论散射光谱数据，通过比较可见光波段的吸收峰特性、近红外谱段曲线的类周期振荡特性反演太阳能电池损伤情况；
根据测量得到的所述光谱反射率数据得到测量光谱曲线，根据计算得到的所述理论散射光谱数据得到仿真光谱曲线，对比测量光谱曲线和仿真光谱曲线可见光波段的吸收峰特性和近红外谱段曲线的类周期振荡特性，如果相吻合，则表明指定的太阳能电池中的GaInP层和GaAs层电池厚度即为太阳能电池的损伤后的厚度情况；如不吻合，则重新指定GaInP层和GaAs层电池厚度，用新的GaInP层和GaAs层电池厚度计算太阳能电池的理论散射光谱数据，从而得到新的仿真光谱曲线进行比对，直到测量光谱曲线和仿真光谱曲线可见光波段的吸收峰特性和近红外谱段曲线的类周期振荡特性符合，即直到得到太阳能电池的损伤后的厚度情况。
2.一种实现如权利要求1所述的太阳能电池激光损伤判别方法的系统，其特征在于，包括太阳能电池表面散射光谱测量装置、太阳能电池的理论散射光谱数据计算模块和太阳能电池损伤反演模块；其中，
太阳能电池表面散射光谱测量装置用于测量得到的太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据，
太阳能电池的理论散射光谱数据计算模块用于根据指定的GaInP层和GaAs层电池厚度，计算太阳能电池的理论散射光谱数据；
太阳能电池损伤反演模块用于反演太阳能电池损伤，该模块根据测量得到的所述光谱反射率数据和计算得到的所述理论散射光谱数据，通过比较可见光波段的吸收峰特性、近红外谱段曲线的类周期振荡特性反演太阳能电池损伤情况。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池激光损伤判别系统，其特征在于，太阳能电池表面散射光谱测量装置是实验测量装置，包括暗室、光源、探测器、光谱探测模块、三维运动平台、数据采集与控制模块；其中，光源、探测器和三维运动平台放置于暗室中；
测量时，先将激光损伤的太阳能电池置于三维运动平台上，数据采集与控制模块控制三维运动平台运动至测试位置，光源发出的入射光辐照太阳能电池，所述太阳能电池反射入射光，探测器接收太阳能电池的反射光，将反射光信息引入光谱探测模块中的光谱仪，光谱仪接收到探测器传送的反射光信息后，向数据采集与控制模块输出处理后的原始散射光谱信息；测试位置有多个，以保证太阳能电池所有位置都被测量，通过对多次测量的原始散射光谱数据进行处理，得到太阳能电池激光损伤后的光谱反射率数据。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池激光损伤判别系统，其特征在于，所述三维运动平台包括旋转平台、第一机械悬臂和第二机械悬臂，旋转平台用于固定太阳能电池，光源设置在第一机械悬臂上，探测器设置于第二机械悬臂上；数据采样和控制模块控制旋转平台、第一机械悬臂和第二机械悬臂的位置，从而控制太阳能电池的方位转动和/或测量几何模型的改变。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池激光损伤判别系统，其特征在于，第一机械悬臂和第二机械悬臂将光源与探测器约束在同一平面内，第一机械悬臂和第二机械悬臂使探测器围绕样品旋转平台进行圆周运动，实现0°至360°范围接收的反射光。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池激光损伤判别系统，其特征在于，所述探测器采用光通量探测器，其传输通道包括可见光通道和近红外通道，被测太阳能电池散射后的反射光由探测器接收，对应地，光谱仪包括可见光光谱仪和近红外光谱仪，分别连接可见光通道和近红外通道。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池激光损伤判别系统，其特征在于，所述光源包括卤素灯、聚光碗、光阑和电源；电源给卤素灯供电并实现卤素灯的电流调节，聚光碗将卤素灯发出的光聚焦成平行光，作为入射光照射太阳能电池，卤素灯位于三维运动平台的机械臂上，入射光照射的中心位置与三维运动平台上摆放的太阳能电池的中心重合；光阑用于限制入射光的光斑尺寸，使入射光完整照射样片表面。
8.根据权利要求5所述的太阳能电池激光损伤判别系统，其特征在于，所述暗室为全封闭设计，无其他杂散光进入暗室，暗室中放置的光源、探测器、三维运动平台和墙壁涂有消光漆。
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