Les cèl·lules solars, també conegudes com a cèl·lules fotovoltaiques, converteixen directament la llum solar en energia elèctrica. Mesurar l'eficiència de les cèl·lules solars normalment implica avaluar la potència de la llum solar incident mitjançant un radiòmetre i determinar la potència elèctrica de sortida en el punt de màxima potència. Tanmateix, aquest procés s'enfronta a reptes a causa de la dependència del rendiment de la cèl·lula de l'espectre solar, que varia segons els canvis estacionals, la ubicació geogràfica i les condicions meteorològiques. Aquests factors, combinats amb errors de calibratge en radiòmetres, poden conduir a mesures inconsistents i inexactes.
Per mitigar aquests problemes, la majoria de fabricants utilitzen simuladors solars per provar l'eficiència de les cèl·lules solars en entorns controlats. Aquests simuladors es calibren mitjançant cèl·lules estàndard que s'alineen amb la distribució espectral de la llum solar en condicions estàndard.
Errors comuns en les proves de cèl·lules solars de pel·lícula fina de silici amorf
Alguns laboratoris i agències d'assaig utilitzen cel·les de silici cristal·lí com a estàndards de referència per avaluar cel·les de pel·lícula fina de silici amorf. Aquesta pràctica sovint provoca errors de mesura significatius, cosa que fa dubtar sobre el rendiment de les cel·les de silici amorf.
Estàndards internacionals per a proves de cèl·lules solars
Per garantir comparacions consistents i fiables, les normes internacionals de proves defineixen condicions específiques per a l'avaluació de cèl·lules solars:
Espectre: AM1.5
Irradiància: 1000 W/m²
Temperatura: 25 °C
AM1.5 fa referència a l'espectre solar quan la llum solar passa a través de l'atmosfera en un angle corresponent a un angle zenital de 48,2°.
Per obtenir mesures precises, cal complir dues condicions clau:
La resposta espectral de la cel·la de referència i la cel·la de prova s'ha d'alinear dins d'un rang especificat, cosa que normalment s'aconsegueix mitjançant cel·les de referència i de prova fetes del mateix material semiconductor i processos de fabricació similars.
La font de llum del simulador ha de coincidir estretament amb la composició espectral de l'estàndard AM1.5.
Consideracions especials per a les cèl·lules de silici amorf
Les cel·les de silici amorf difereixen significativament de les cel·les de silici cristal·lí pel que fa al material i la resposta espectral. Aquí teniu algunes consideracions clau per a proves precises:
Calibratge d'irradiància:
Utilitzeu una cel·la de referència de silici amorf dissenyada específicament per calibrar la irradiància. L'ús de cel·les de silici cristal·lí per a aquest propòsit pot conduir a resultats sense sentit a causa de la discrepància espectral. Fins i tot si es disposi d'una font de llum ideal, garantir resultats precisos en entorns de laboratori o de producció típics continua sent un repte.
Selecció de la font de llum:
El simulador solar hauria d'utilitzar una font de llum amb un rang espectral d'entre 300 nm i 800 nm que coincideixi estretament amb l'espectre AM1.5. Els simuladors de làmpades de xenó habituals sovint tenen un espectre ric en infrarojos (800 nm a 1100 nm) que es desvia de l'estàndard, cosa que provoca discrepàncies significatives.
Resposta espectral:
La resposta espectral d'una cèl·lula solar es refereix al nombre de portadors de càrrega generats per fotó a una longitud d'ona determinada. Les cèl·lules de silici amorf tenen un rang de resposta espectral de 400 nm a 800 nm, en comparació amb els 400 nm a 1100 nm de les cèl·lules de silici cristal·lí. Quan es proven cèl·lules de silici amorf utilitzant simuladors calibrats amb estàndards de silici cristal·lí, l'espectre ric en infrarojos (800 nm a 1100 nm) contribueix al corrent de les cèl·lules cristal·lines però no a les cèl·lules amorfes. Això resulta en una subestimació severa del corrent i del rendiment general de la cèl·lula de silici amorf.
A més, la resposta espectral de les cèl·lules de silici amorf està influenciada per factors com la llum de polarització i el voltatge, cosa que fa que sigui fonamental tenir en compte aquestes variables en condicions no estàndard.
Les proves precises de cèl·lules solars de pel·lícula fina de silici amorf requereixen una atenció acurada a la calibració de la irradiància, la selecció de la font de llum i l'alineació de la resposta espectral. El compliment d'aquestes directrius garanteix resultats fiables i evita els errors associats amb mètodes de calibració inadequats.
