PV_2_2020
Default description
praktyka
28
magazyn fotowoltaika 2/2020
źródła światła. Sygnał z fotodetektora
pozwala uruchomić pomiar, gdy natężenie
światła osiągnie wymagany poziom, oraz
pozwala przeliczyć mierzone punkty cha-
rakterystyki I-V do stałych warunków, gdyż
nawet w przedziale czasowym przezna-
czonym na pomiar niekoniecznie natęże-
nie światła musi charakteryzować się stałą
wartością. Na rys. 10 pokazano przykłady
pomiarów charakterystyk I–V z bieżącą kon-
trolą natężenia światła podczas pomiaru.
Procedura korekcji, oparta na zapisach
normy PN-EN 60891:2010, jest stosun-
kowa prosta i wygląda następująco:
Krok 1: wyliczana jest uśredniona war-
tość PDavr wszystkich odczytów sygnału
detektora PDi zmierzonych w kolejnych
punktach krzywej I–V:
Krok 2: wyliczane są wartości korek-
cji ∆Ii dla kolejnych punktów krzywej I–V:
Krok 3: wyliczane są wartości skorygo-
wane prądu Iikor:
Procedura zapewnia korekcję krzy-
wej I–V zarówno ze względu na chwi-
lowe fluktuacje światła, jak i dłuższe cza-
sowe niestabilności występujące w czasie
pomiaru. Efekt działania procedury ilu-
struje rys. 10b, gdzie wygładzona krzywa
I–V została zmierzona przy wymuszonych,
bardzo intensywnych fluktuacjach światła.
Wpływ szybkości i kierunku
zmian polaryzacji na kształt
charakterystyki I–V
Niektóre elementy fotowoltaiczne cha-
rakteryzują się dużymi pojemnościami
wewnętrznymi, co powoduje, że przy
nagłej zmianie natężenia światła bądź zmia-
nie polaryzacji w trakcie pomiaru krzywej
I–V potrzebują dłuższego czasu, by osią-
gnąć stan ustalony. Do elementów takich
należą niektóre wysokosprawne ogniwa
krzemowe (np. HJT, IBC) oraz ogniwa
organiczne i perowskitowe. Ogniwa barw-
nikowe DSSC są tu absolutnym rekordzi-
stą, gdyż zachodzące w nich procesy zwią-
zane z przemieszczaniem się ładunku są
bardzo powolne i mogą trwać nawet wiele
sekund. W trakcie pomiaru tego typu ele-
mentów na kształt otrzymanej krzywej I–V
mogą mieć wpływ zarówno szybkość, jak
i kierunek zmian polaryzacji. Ilustruje to
rys. 11.
Taki stan rzeczy jest przyczyną kłopo-
tów przy pomiarach modułów wykona-
nych na bazie tego typu elementów przy
użyciu systemów z błyskowymi źródłami
światła (najpopularniejsze w przemyśle),
w których z zasady pomiar musi być wyko-
nany bardzo szybko. Do problemu tego
wrócimy w kolejnej części niniejszej serii
artykułów.
W kolejnej części omówione zostaną
aspekty związane wyłącznie z pomiarami
modułów PV wraz z przeglądem dostęp-
nych na rynku systemów pomiarowych.
W oddzielnej części omówione zostaną
aspekty dotyczące coraz popularniejszych
długoczasowych pomiarów modułów PV
w warunkach naturalnych, pozwalające
na realną ocenę ich sprawności konwersji
energii w długich okresach czasu.
Autor jest członkiem Polskiego Towarzy-
stwa Fotowoltaicznego, a także Przewodni-
czącym Komitetu Technicznego KT 54 (Che-
miczne Źródła Prądu) w Polskim Komite-
cie Normalizacyjnym. KT 54 jest odpowie-
dzialny za wdrażanie na rynek krajowy norm
IEC z zakresu fotowoltaiki.
Przypisy
1 Obecnie na etapie opiniowania znajduje się wydanie IEC60904-1 Ed. 3.
2 Zwany też układem czterech sond lub układem sond Kelvina.
3 Cecha ta powoduje, że zasilacz bipolarny często określany jest jako wzmacniacz operacyjny mocy.
4 W przypadku ogniw o standardowych wymiarach 156 × 156 mm i geometrii elektrody 6BB cień o szerokości zaledwie ~1 mm wzdłuż każdej z szyn elektrod spowoduje zacienienie wynoszące ~1,5% całkowitej powierzchni, a więc również
podobny błąd w zmierzonej wartości ISC.
5 Na generację nośników prądu wykorzystywana jest jedynie ta część energii zaabsorbowanego fotonu, która odpowiada szerokości tzw. przerwy energetycznej absorbera. W przypadku krzemu jest to około 1,1 eV, co odpowiada długości fali
około 1,12 μm. Fotony o mniejszej długości fali (wyższej energii) będą więc część energii oddawały jako ciepło. Proces ten nazywany jest procesem termalizacji.
6 Wynika to z faktu, że wartość prądu oświetlonego ogniwa zmienia się proporcjonalnie do fluktuacji natężenia światła, podczas gdy na wartość napięcia wpływ fluktuacji natężenia światła jest bardzo niewielki.
Rys. 10. Przykłady charakterystyk I–V zmierzonych równolegle z sygnałem z fotodetektora rejestrującym natężenie światła a) dla symulatora z lam-
pą ksenonową o fluktuacjach światła < 0,5%; b) dla symulatora LED z wymuszonymi fluktuacjami światła przekraczającymi 5% (źródło: PV Test
Solutions)
Rys. 11. Wpływ szybkości i kierunku zmian polaryzacji na kształt
zmierzonej krzywej I–V dla elementów PV o dużej pojemności we-
wnętrznej
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