PV_2_2020
Default description
praktyka
24
magazyn fotowoltaika 2/2020
ogniwa krzemowego, w najprostszym uję-
ciu, to baza ogniwa (podłoże o grubości
~150–200 μm) oraz bardzo cienka przy-
powierzchniowa warstwa emitera (o typo-
wej grubości < 1 μm) tworząca z bazą złą-
cze p-n. Cienką warstwą emitera prąd gene-
rowany w całej objętości ogniwa "spływa"
do elektrod siatki metalizacji i tą drogą osta-
tecznie odprowadzany jest do zewnętrz-
nego obciążenia bądź układu pomiarowego.
Stolik pomiarowy, najczęściej wykonany
z mosiądzu i pozłocony bądź poniklowany,
stanowi zazwyczaj dolną elektrodę prądową
z wbudowaną, ruchomą i galwanicznie od-
izolowaną od stolika sondą napięciową
(rys. 2). Temperatura stolika jest bądź sta-
bilizowana wodą przepływającą przez ka-
nały w nim wykonane, bądź poprzez sys-
tem komórek Peltier'a przytwierdzo-
nych do jego tylnej powierzchni. Za kon-
takt do wszystkich szyn zbierających gór-
nej elektrody ogniwa (ang. busbars) odpo-
wiada system wielu sond ostrzowych, naj-
częściej amortyzowanych (ang. soft touch),
zbierających prąd równomiernie z całej po-
wierzchni ogniwa. Na każdej szynie mogą
znajdować się odizolowane od prądowych
sondy napięciowe, bądź jedna sonda na-
pięciowa ulokowana w centralnej części
elektrody, co jest najczęściej wystarczające
do pomiarów o charakterze niekalibracyj-
nym (rys. 3). Istotna jest liczba sond prą-
dowych przypadająca na każdy "busbar".
Dla ogniwa o wymiarach 6” sond tych po-
winno być nie mniej niż 9, co pozwala unik-
nąć znacznego spadku napięcia pomiędzy
nimi. Nieco dokładniej pomiar wielkogaba-
rytowych ogniw przy użyciu sond wielopi-
nowych omówiony zostanie w dalszej czę-
ści tego artykułu.
Spadek napięcia na szynach
zbierających elektrody ogniwa
Wspomniany już spadek napięcia na
szynie zbierającej elektrody ogniwa ma
istotne znaczenie dla kształtu mierzonej
krzywej I–V. "Busbars" siłą rzeczy muszą
być wąskie (nie mogą nadmiernie redu-
kować powierzchni aktywnej ogniwa),
a zanim ogniwa zostaną zamontowane
w module PV, przed ocynowaniem i luto-
waniem miedzianych pasków, są one rów-
nież dość cienkie. Stąd ich rezystancja
w takim "surowym" stanie jest znaczna,
szczególnie gdy wykonane są powszech-
nie stosowaną techniką sitodruku pasty
srebrowej. Powoduje to, że przy przepły-
wie fotoprądu o wartości kilku amperów
(dla ogniw 4” jest to ~3–3,5 A a dla ogniw
6” już ~8–9 A) spadek napięcia na nich
może wyraźnie wpłynąć na kształt krzy-
wej I–V.
Rys. 4. a–d) Ilustracja wpływu liczby i pozycjonowania elektrod na elektrodzie zbierającej ogniwa na wartość mierzonego napięcia. Symetryczna
konfiguracja sond pomiarowych powoduje, że dodatkowe spadki napięć oznaczone jako V1 i V2 na elektrodach zbierających mają tę samą wartość,
ale przeciwne zwroty, i tym samym całkowicie lub częściowo się kompensują (rys. b, c, d, krzywe 2–5 na rys. f); w przypadku gdy sonda ulokowa-
na jest niesymetrycznie, tylko na jednym końcu elektrody ogniwa (rys. a), wówczas cały dodatkowy spadek napięcia będzie miał wpływ na kształt
mierzonej krzywej I–V (krzywa 1 na rys. f) ; e) układ czterech podwójnych sond pomiarowych typu Kelvina (prądowo-napięciowych) użytych do
wykonania pomiarów komercyjnego krystalicznego krzemowego ogniwa o wymiarach 100 × 100 mm; f) charakterystyki I–V pokazujące rosnący
wpływ asymetrii położenia sond pomiarowych na rezystancję szeregową ogniwa (źródło: F. Granek, T. Żdanowicz, Advanced system for calibration
and calibration of solar cells), Opto-Electronics Review 12(1), 2004; foto: PV Test Solutions)
Rys. 2. Centralna część wykonanego z mosiądzu stolika pomiarowe-
go pokrytego warstwą galwanicznego złota, z widocznym mean-
drem próżniowym służącym do przyssania ogniwa do powierzch-
ni stolika w celu uzyskania dobrego kontaktu zarówno elektryczne-
go, jak i cieplnego. W środku meandra znajduje się otwór z odizolo-
waną od stolika sondą napięciową podchodzącą do góry w momen-
cie przyssania ogniwa; uszczelka o specjalnym kształcie wykonana
z ultra miękkiego kauczuku silikonowego umożliwia dobre przyssa-
nie ogniwa w przypadku, gdy jego tylna powierzchnia nie jest zbyt
gładka (źródło: PV Test Solutions)
Rys. 3. Układ pneumatycznie sterowanych sond pomiarowych kon-
taktujących do górnej elektrody (5BB ; BB – ang. busbars) typowe-
go krzemowego ogniwa komercyjnego o rozmiarach 156 × 156
mm; w środku każdej szyny, na której mocowane są sondy, znajdu-
je się sonda Kelvina z centralną odizolowaną od szyny sondą napię-
ciową. Szyny z sondami pomiarowymi są na tyle wąskie, że cień rzu-
cany przez nie na elektrody ogniwa o szerokości 1,2 mm niemal nie
wychodzi poza ich obręb na część aktywną ogniwa (źródło: PV Test
Solutions)
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 57 58 59 60