Magazyn Fotowoltaika 1_2020
Default description
praktyka
24
magazyn fotowoltaika 1/2020
w przedziale czasowym pomiędzy pomiarami kolejnych punk-
tów charakterystyki I–V. W przypadku systemów pomiarowych
z symulatorami światła ciągłego parametru STI nie musimy okre-
ślać, o ile system pomiarowy zapewnia jednoczesny pomiar natę-
żenia światła oraz prądu i napięcia elementu mierzonego. Przyj-
mujemy wówczas, że wartość STI odpowiada klasie A. W przy-
padku gdy system pomiarowy nie posiada opcji monitorowania
natężenia promieniowania w trakcie pomiaru charakterystyki,
wówczas wartości GMax(t) i GMin(t) wyznaczane są w określonym
przez użytkownika przedziale czasu poprzez niezależny ciągły
pomiar natężenia światła. Dla takiego przypadku nie jest definio-
wany parametr LTI.
W sytuacji gdy symulator promieniowania i system pomiaru
charakterystyki I–V są dostarczane oddzielnie, wówczas produ-
cent symulatora powinien określić krytyczne czasy STI, dla któ-
rych symulator będzie spełniał wymóg określonej klasy – A, B
lub C.
Niestabilność długoczasowa – LTI (ang. long term instability)
Parametr LTI powinien być określony w następujących
przypadkach:
––
dla symulatorów błyskowych i światła ciągłego – przyjmu-
jemy wówczas wartości GMax(t) i GMin(t) podczas całego
okresu pomiaru i akwizycji charakterystyki I–V (rys. 5);
––
dla symulatorów z wielokrotnym błyskiem parametr LTI
określany jest z pomiarów natężenia światła w czasie trwa-
nia wszystkich błysków, w trakcie których realizowany był
pomiar całej krzywej I–V (rys. 6);
––
dla symulatorów światła ciągłego, gdy w trakcie pomiaru
charakterystyki I–V brak jest ciągłego monitorowania natę-
żenia światła (pomiar dwukanałowy – prąd, napięcie ele-
mentu mierzonego); lampa powinna być ustabilizowana.
Chociaż zasadniczo w normie PN-EN 60904-9 Ed. 2 nie
zostały wprowadzone kryteria dotyczące klasy A+, to jednak pro-
ducenci symulatorów dość często stosują oznaczenie A+, co nie-
formalnie oznacza wartości odchyleń wymienione w Tabeli II
(Cz. I, „Magazyn Fotowoltaika” 4/1019), proponowane dopiero
w projekcie normy IEC 60904-9 Ed.3:2019.
Pomiar natężenia światła
W przypadku gdy powierzchnia pomiaru nie przekracza
wymiarów 200 × 200 mm, zaleca się kalibrację natężenia promie-
niowania z wykorzystaniem krzemowego ogniwa referencyjnego
o wymiarach 20 × 20 mm o konstrukcji odpowiadającej wymaga-
niom normy PN-EN 60904-2 i liniowej zależności prądu zwarcio-
wego od natężenia światła (PN-EN 60904-4). Przykład takiego
ogniwa pokazany jest na rys. 7. Natężenie światła emitowanego
przez symulator ustalane jest w odniesieniu do mierzonej warto-
ści prądu zwarciowego ISCref ogniwa wzorcowego. W przypadku
pomiaru komercyjnych ogniw krzemowych (o wymiarach > 5”)
bardziej użytecznym ogniwem wzorcowym może być ogniwo
tego samego typu wywzorcowane w akredytowanym laborato-
rium. Jeżeli zostało ono prawidłowo wykalibrowane, to zmierzona
charakterystyka (wartości VOC, FF i Pm) może służyć dodatkowo
jako wskaźnik, czy używany system sond prawidłowo kontaktuje
ogniwo lub/i czy natężenie światła jest jednorodne.
W celu uzyskania lepszego dopasowania widmowego ogniwa
wzorcowego do mierzonych elementów, używa się na ich pokrycia
szybki kwarcowe pokryte specjalną warstwą interferencyjnego filtra
optycznego. Przykłady charakterystyk taki filtrów pokazuje rys. 8.
W przypadku pomiaru elementów PV o rozmiarach więk-
szych niż 200 × 200 mm (modułów) jako wzorca do nastawiania
i pomiaru natężenia światła symulatora zaleca się używać ogniwa
referencyjnego o wymiarach nie mniejszych niż 156 × 156 mm
lub modułu spełniającego wymagania IEC 60904-6, najlepiej
wykonanego w tej samej technologii co elementy mierzone.
W kolejnej części artykułu omówione zostaną praktyczne zna-
czenie konstrukcji sond i stolika pomiarowego oraz układy i algo-
rytmy pomiarowe.
Autor jest członkiem Polskiego Towarzystwa Fotowoltaicznego, a także Przewodni-
czącym Komitetu Technicznego KT 54 (Chemiczne Źródła Prądu) w Polskim Komite-
cie Normalizacyjnym. KT 54 jest odpowiedzialny za wdrażanie na rynek krajowy norm
IEC z zakresu fotowoltaiki.
Rys. 8. Przykłady charakterystyk transmisyjnych filtrów optycznych stosowanych w celu zmian charaktery-
styk widmowych ogniw wzorcowych (źródło: Schott)
Przypisy:
1 Zwana również czułością widmową elementu PV; oznaczana także symbolem IPCE (ang. incident photo to converted electron ratio) lub EQE(λ) (ang. external quantum efficiency), wyjaśnienia w dalszej części tekstu.
2 Dla krzemu krystalicznego, dla którego szerokość przerwy energetycznej Eg wynosi ~1,12 eV. Graniczna, maksymalna długość fali λg, dla której zachodzi absorbcja, wynosi ok. 1,1 μm.
3 IQE(λ) bywa czasem oznaczana symbolem APCE (ang. absorbed photon to current efficiency).
4 A dokładniej temperaturą złącza elementu PV, często trudną do dokładnego, bezpośredniego zmierzenia.
5 Wymienione przykłady ogniw PV mają zakres wydajności kwantowej kończący się w okolicach ~0,8 μm, podczas gdy ogniwo krzemowe ma w zakresie powyżej 0,8 μm (do ~1,11 μm) z reguły wysoką wydajność. Oznacza to,
że korzystając z krzemowego ogniwa wzorcowego, wykalibrujemy natężenie światła w znacznej części w tym zakresie widma, dla którego ogniwa trzeciej generacji są już nieczułe. Podobne rozumowanie możemy przeprowa-
dzić, gdy źródłem światła przy pomiarze będzie lampa halogenowa, której widmo promieniowania jest bogate w bliską podczerwień – powyżej 0,7 μm). W obu wymienionych przypadkach możemy spodziewać się dużego błę-
du spowodowanego niedopasowaniem widmowym.
6 Procedura ta zakłada liniowość odczytu ogniwa wzorcowego w stosunku do natężenia światła zgodnie z PN-EN 60904-1.
7 Przykładowo, jeżeli stała kalibracyjna ogniwa wzorcowego wynosi 120 mA/1000 W/m2, a wyznaczony współczynnik MM wynosi 1,05, to należy tak ustawić natężenie światła, aby wartość prądu ISC ogniwa wzorcowego wynio-
sła 120 mA/1,05 = 114,3 mA.
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