Päikesepatareid, tuntud ka kui fotogalvaanilised patareid, muudavad päikesevalguse otse elektrienergiaks. Päikesepatareide efektiivsuse mõõtmine hõlmab tavaliselt langeva päikesevalguse võimsuse hindamist radiomeetri abil ja elektrilise väljundvõimsuse määramist maksimaalse võimsuspunkti juures. See protsess on aga keeruline, kuna patareide jõudlus sõltub päikesespektrist, mis varieerub vastavalt aastaaegadele, geograafilisele asukohale ja ilmastikutingimustele. Need tegurid koos radiomeetrite kalibreerimisvigadega võivad põhjustada ebajärjekindlaid ja ebatäpseid mõõtmisi.
Selliste probleemide leevendamiseks kasutab enamik tootjaid päikesepatareide efektiivsuse testimiseks kontrollitud keskkondades päikesesimulaatoreid. Need simulaatorid kalibreeritakse standardsete patareide abil, mis vastavad päikesevalguse spektraaljaotusele standardtingimustes.
Amorfsete räni õhukese kilega päikesepatareide testimise tavalised lõksud
Mõned laborid ja testimisasutused kasutavad amorfse räni õhukese kile elementide hindamiseks võrdlusstandarditena kristallilise räni elemente. See praktika põhjustab sageli olulisi mõõtmisvigu, mis tekitab kahtlusi amorfse räni elementide toimivuses.
Päikesepatareide testimise rahvusvahelised standardid
Järjepidevate ja usaldusväärsete võrdluste tagamiseks määratlevad rahvusvahelised testimisstandardid päikesepatareide hindamise eritingimused:
Spekter: AM1.5
Kiirgustihedus: 1000 W/m²
Temperatuur: 25°C
AM1.5 viitab päikesespektrile, mis tekib siis, kui päikesevalgus läbib atmosfääri nurga all, mis vastab seniidinurgale 48,2°.
Täpsete mõõtmiste jaoks peavad olema täidetud kaks peamist tingimust:
Võrdlusraku ja testraku spektraalkarakteristik peab olema kindlas vahemikus, mis saavutatakse tavaliselt samast pooljuhtmaterjalist valmistatud võrdlus- ja testrakkude ning sarnaste tootmisprotsesside abil.
Simulaatori valgusallikas peab täpselt vastama AM1.5 standardi spektraalsele koostisele.
Amorfsete ränirakkude erikaalutlused
Amorfsed ränielemendid erinevad kristallilistest ränielementidest oluliselt materjali ja spektraalse vastuse poolest. Siin on täpse testimise peamised kaalutlused:
Kiirgusintensiivsuse kalibreerimine:
Kasutage amorfsest ränist võrdlusküvetti, mis on spetsiaalselt loodud kiirgusintensiivsuse kalibreerimiseks. Kristallilise räni küvede kasutamine sel otstarbel võib spektraalse mittevastavuse tõttu anda mõttetuid tulemusi. Isegi ideaalse valgusallika olemasolul on tüüpilistes labori- või tootmiskeskkondades täpsete tulemuste tagamine keeruline.
Valgusallika valik:
Päikesesimulaator peaks kasutama valgusallikat, mille spektraalvahemik on 300 nm kuni 800 nm ja mis vastab täpselt AM1.5 spektrile. Tavalistel ksenoonlampide simulaatoritel on sageli infrapunarikas spekter (800 nm kuni 1100 nm), mis erineb standardist, põhjustades olulisi erinevusi.
Spektraalne vastus:
Päikesepatarei spektraalne reaktsioon viitab laengukandjate arvule, mis tekib footoni kohta antud lainepikkusel. Amorfse räni patareide spektraalne reaktsioon on vahemikus 400 nm kuni 800 nm, võrreldes kristallilise räni patareide 400 nm kuni 1100 nm-ga. Amorfse räni patareide testimisel kristallilise räni standarditega kalibreeritud simulaatorite abil aitab infrapunarikas spekter (800 nm kuni 1100 nm) kaasa kristalliliste patareide voolule, kuid mitte amorfsete patareide voolule. Selle tulemuseks on amorfse räni patarei voolu ja üldise jõudluse tõsine alahindamine.
Lisaks mõjutavad amorfse räni elementide spektraalset vastust sellised tegurid nagu eelpinge ja pinge, mistõttu on oluline neid muutujaid mittestandardsetes tingimustes arvesse võtta.
Amorfse räni õhukese kilega päikesepatareide täpne testimine nõuab hoolikat tähelepanu kiirgusintensiivsuse kalibreerimisele, valgusallika valikule ja spektraalse vastuse joondamisele. Nende juhiste järgimine tagab usaldusväärsed tulemused ja väldib valede kalibreerimismeetoditega seotud vigu.
