A napelemek, más néven fotovoltaikus cellák, közvetlenül alakítják át a napfényt elektromos energiává. A napelemek hatékonyságának mérése jellemzően a beeső napfény teljesítményének mérését jelenti radiométer segítségével, és a maximális teljesítményponton leadott elektromos teljesítmény meghatározását. Ez a folyamat azonban kihívásokkal néz szembe a cellák teljesítményének a napspektrumtól való függése miatt, amely az évszakos változásoktól, a földrajzi elhelyezkedéstől és az időjárási viszonyoktól függően változik. Ezek a tényezők, a radiométerek kalibrációs hibáival kombinálva, következetlen és pontatlan mérésekhez vezethetnek.
Az ilyen problémák enyhítése érdekében a legtöbb gyártó napelem-szimulátorokat használ a napelemek hatékonyságának ellenőrzött környezetben történő tesztelésére. Ezeket a szimulátorokat szabványos cellákkal kalibrálják, amelyek a napfény spektrális eloszlásához igazodnak standard körülmények között.
Gyakori buktatók az amorf szilícium vékonyrétegű napelemek tesztelésében
Néhány laboratórium és vizsgálóintézet kristályos szilícium cellákat használ referenciaként az amorf szilícium vékonyréteg cellák értékeléséhez. Ez a gyakorlat gyakran jelentős mérési hibákhoz vezet, ami kétségeket vet fel az amorf szilícium cellák teljesítményével kapcsolatban.
Napelemek tesztelésének nemzetközi szabványai
A következetes és megbízható összehasonlítások biztosítása érdekében a nemzetközi vizsgálati szabványok meghatározzák a napelemek értékelésének konkrét feltételeit:
Spektrum: AM1.5
Sugárzási teljesítmény: 1000 W/m²
Hőmérséklet: 25°C
Az AM1,5 arra a napspektrumra utal, amikor a napfény 48,2°-os zenitszögnek megfelelő szögben halad át a légkörön.
A pontos mérésekhez két fontos feltételnek kell teljesülnie:
A referenciacella és a tesztcella spektrális válaszának egy meghatározott tartományon belül kell lennie, amit jellemzően úgy érnek el, hogy a referencia- és tesztcellákat ugyanabból a félvezető anyagból és hasonló gyártási eljárásokkal készítik.
A szimulátorban lévő fényforrásnak szorosan meg kell egyeznie az AM1.5 szabvány spektrális összetételével.
Különleges szempontok az amorf szilíciumcellákra vonatkozóan
Az amorf szilícium cellák jelentősen különböznek a kristályos szilícium celláktól anyaguk és spektrális válaszuk tekintetében. Íme a pontos teszteléshez szükséges főbb szempontok:
Sugárzási kalibráció:
Használjon kifejezetten a besugárzás kalibrálására tervezett amorf szilícium referenciacellát. A kristályos szilícium cellák erre a célra történő használata értelmetlen eredményekhez vezethet a spektrális eltérés miatt. Még ha ideális fényforrás állna is rendelkezésre, a pontos eredmények biztosítása tipikus laboratóriumi vagy termelési környezetben továbbra is kihívást jelent.
Fényforrás kiválasztása:
A napszimulátornak olyan fényforrást kell használnia, amelynek spektrális tartománya 300 nm és 800 nm között van, és amely szorosan megegyezik az AM1.5 spektrummal. A hagyományos xenonlámpa-szimulátorok gyakran infravörösben gazdag spektrummal (800 nm és 1100 nm között) rendelkeznek, amely eltér a szabványtól, ami jelentős eltéréseket okoz.
Spektrális válasz:
Egy napelem spektrális válasza az adott hullámhosszon fotononként keletkező töltéshordozók számára utal. Az amorf szilícium cellák spektrális választartománya 400 nm és 800 nm között van, szemben a kristályos szilícium cellák 400 nm és 1100 nm közötti tartományával. Az amorf szilícium cellák kristályos szilícium standardokkal kalibrált szimulátorokkal történő tesztelésekor az infravörösben gazdag spektrum (800 nm és 1100 nm között) hozzájárul a kristályos cellák áramához, de nem az amorf cellákéhoz. Ez az amorf szilícium cella áramának és általános teljesítményének súlyos alábecslését eredményezi.
Ezenkívül az amorf szilícium cellák spektrális válaszát olyan tényezők befolyásolják, mint az előfeszítő fény és a feszültség, ezért kritikus fontosságú ezen változók figyelembevétele nem szabványos körülmények között.
Az amorf szilícium vékonyrétegű napelemek pontos teszteléséhez gondos figyelmet kell fordítani a besugárzási kalibrációra, a fényforrás kiválasztására és a spektrális válasz beállítására. Ezen irányelvek betartása biztosítja a megbízható eredményeket, és elkerüli a nem megfelelő kalibrációs módszerekkel járó hibákat.
