Solceller, også kendt som fotovoltaiske celler, omdanner direkte sollys til elektrisk energi. Måling af solcellers effektivitet involverer typisk vurdering af effekten af det indfaldende sollys ved hjælp af et radiometer og bestemmelse af den elektriske effekt ved det maksimale effektpunkt. Denne proces står dog over for udfordringer på grund af cellens ydeevnes afhængighed af solspektret, som varierer med sæsonbestemte ændringer, geografisk placering og vejrforhold. Disse faktorer, kombineret med kalibreringsfejl i radiometre, kan føre til inkonsistente og unøjagtige målinger.
For at afbøde sådanne problemer bruger de fleste producenter solsimulatorer til at teste solcellers effektivitet i kontrollerede miljøer. Disse simulatorer er kalibreret ved hjælp af standardceller, der stemmer overens med sollysets spektrale fordeling under standardforhold.
Almindelige faldgruber ved testning af amorfe silicium-tyndfilmssolceller
Nogle laboratorier og testinstitutioner bruger krystallinske siliciumceller som referencestandarder til at evaluere amorfe siliciumtyndfilmsceller. Denne praksis resulterer ofte i betydelige målefejl, hvilket fører til tvivl om ydeevnen af amorfe siliciumceller.
Internationale standarder for test af solceller
For at sikre ensartede og pålidelige sammenligninger definerer internationale teststandarder specifikke betingelser for evaluering af solceller:
Spektrum: AM1.5
Bestrålingsstyrke: 1000 W/m²
Temperatur: 25°C
AM1.5 refererer til solspektret, når sollys passerer gennem atmosfæren i en vinkel svarende til en zenitvinkel på 48,2°.
For nøjagtige målinger skal to nøglebetingelser være opfyldt:
Referencecellens og testcellens spektrale respons skal være inden for et bestemt område, hvilket typisk opnås ved at bruge reference- og testceller fremstillet af det samme halvledermateriale og lignende fremstillingsprocesser.
Lyskilden i simulatoren skal nøje stemme overens med den spektrale sammensætning af AM1.5-standarden.
Særlige overvejelser for amorfe siliciumceller
Amorfe siliciumceller adskiller sig betydeligt fra krystallinske siliciumceller med hensyn til materiale og spektral respons. Her er vigtige overvejelser for nøjagtig testning:
Kalibrering af bestråling:
Brug en amorf siliciumreferencecelle, der er specielt designet til kalibrering af bestråling. Brug af krystallinske siliciumceller til dette formål kan føre til meningsløse resultater på grund af spektral uoverensstemmelse. Selv hvis en ideel lyskilde var tilgængelig, er det fortsat en udfordring at sikre nøjagtige resultater i typiske laboratorie- eller produktionsmiljøer.
Valg af lyskilde:
Solsimulatoren bør bruge en lyskilde med et spektralområde mellem 300 nm og 800 nm, der nøje matcher AM1.5-spektret. Almindelige xenonlampesimulatorer har ofte et infrarødt-rigt spektrum (800 nm til 1100 nm), der afviger fra standarden, hvilket forårsager betydelige uoverensstemmelser.
Spektral respons:
Den spektrale respons for en solcelle refererer til antallet af ladningsbærere, der genereres pr. foton ved en given bølgelængde. Amorfe siliciumceller har et spektralresponsområde på 400 nm til 800 nm, sammenlignet med 400 nm til 1100 nm for krystallinske siliciumceller. Når amorfe siliciumceller testes ved hjælp af simulatorer kalibreret med krystallinske siliciumstandarder, bidrager det infrarødt rige spektrum (800 nm til 1100 nm) til strømmen i krystallinske celler, men ikke til amorfe celler. Dette resulterer i en alvorlig undervurdering af den amorfe siliciumcelles strøm og samlede ydeevne.
Derudover påvirkes den spektrale respons af amorfe siliciumceller af faktorer som biaslys og spænding, hvilket gør det kritisk at tage højde for disse variabler under ikke-standardiserede forhold.
Nøjagtig testning af amorfe silicium-tyndfilmssolceller kræver omhyggelig opmærksomhed på kalibrering af bestrålingsstyrke, valg af lyskilde og justering af spektralrespons. Overholdelse af disse retningslinjer sikrer pålidelige resultater og undgår de fejl, der er forbundet med forkerte kalibreringsmetoder.
