Magazyn Fotowoltaika 1_2020
Default description
praktyka
20
magazyn fotowoltaika 1/2020
W
drugiej części omówione zostaną przede wszystkim
błędy wynikające z niedoskonałości źródła światła, poję-
cie wydajności kwantowej i odpowiedzi widmowej elementu PV.
Dokładniej omówiony zostanie tzw. błąd spowodowany niedo-
pasowaniem widmowym (MM), który w skrajnych przypadkach
może przyjąć wartość nawet kilkudziesięciu procent.
Wyznaczanie błędu spowodowanego
niedopasowaniem widmowym (PN-EN 60904-8)
(ang. spectral mismatch error)
Każde źródło światła posiada swoją charakterystykę wid-
mową emitowanego promieniowania, bardziej lub mniej zbliżoną
do wzorcowego widma promieniowania słonecznego zdefinio-
wanego w PN-EN 60904-3. Z kolei każdy element (ogniwo) PV
posiada określoną charakterystykę czułości widmowej, co ozna-
cza w uproszczeniu, że jego efektywność konwersji energii pro-
mieniowania na prąd elektryczny zależy od długości fali (ener-
gii) absorbowanych fotonów. W celu zdefiniowana błędu wymie-
nionego w tytule obecnego podrozdziału niezbędne jest zdefinio-
wanie kilku podstawowych pojęć. W dalszej części wyjaśnione
zostaną często mylone pojęcia, jakimi są wydajność kwantowa
i odpowiedź widmowa ogniwa PV.
Wydajność kwantowa QE(λ) ogniwa PV
Wydajność kwantowa QE(λ) (ang. quantum efficiency) ogniwa
PV1 określa liczbę wygenerowanych nośników prądu (par elek-
tron-dziura) odpowiadających liczbie padających fotonów o okre-
ślonej długości fali λ (μm):
gdzie Iph [A/m2] jest wartością gęstości wygenerowanego
fotoprądu, Nph(λ) [1/(m2⋅μm)] jest gęstością strumienia fotonów
o długości λ w przedziale dλ padających na jednostkę powierzchni
elementu PV, zaś q jest elementarnym ładunkiem elektrycznym
(1,6⋅10-19 C) .
Wartość QE(λ) jest zawsze ≤ 1, a dla fotonów o energii mniej-
szej od szerokości przerwy wzbronionej Eg materiału absorbera
elementu PV wartość QE(λ) = 02.
Wydajność kwantowa zdefiniowana wyrażeniem (1) nie
uwzględnia odbicia światła od powierzchni elementu PV, na który
pada, i stąd określa się ją też jako tzw. zewnętrzną wydajność
kwantową EQE(λ) (ang. external quantum efficiency). Po uwzględ-
nieniu efektu odbicia światła, definiowana jest dodatkowa tzw.
wewnętrzna wydajność kwantowa IQE(λ) (ang. internal quantum
efficiency)3:
gdzie R(λ) jest zależnym od długości fali współczynnikiem odbi-
cia światła.
Odpowiedź widmowa SR(λ) ogniwa PV (ang. spectral response)
Odpowiedź widmowa SR(λ) elementu PV definiowana jest
jako stosunek wartości gęstości fotoprądu do mocy promieniowa-
nia padającego na jednostkę powierzchni elementu PV odpowia-
dającego długości fali λ. Wykorzystując równanie (1) i pamięta-
jąc, że moc promieniowania G(λ) strumienia fotonów o gęstości
Nph(λ) wynosi:
Pomiar ogniw i modułów fotowoltaicznych
– normy i praktyka
Cz. II. Pomiar w warunkach laboratoryjnych – błędy powodowane źródłem światła
dr inż. Tadeusz Żdanowicz
PV Test Solutions
Polskie Towarzystwo Fotowoltaiki (PTPV)
Poniższy tekst jest kontynuacją, drugim z serii artykułów dotyczących sposobu i jakości
pomiarów elementów fotowoltaicznych (PV), zarówno pojedynczych ogniw, jak i modu-
łów, a nawet większych zestawów modułów. W pierwszej części zdefiniowane zostały
podstawowe parametry elektryczne elementu fotowoltaicznego – ogniwa, modułu,
warunki pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych (I–V), na podstawie których są
one wyznaczane, oraz wymagania dotyczące źródła światła symulującego naturalne pro-
mieniowanie słoneczne.
Rys. 1. Charakterystyka wydajności kwantowej QE(λ) dla typowego ogniwa krzemowego oraz odpowiadają-
ca jej odpowiedź widmowa SR(λ) wyznaczona zgodnie z zależnością (5)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56