Saulės elementai, dar vadinami fotovoltiniais elementais, tiesiogiai paverčia saulės šviesą elektros energija. Saulės elementų efektyvumo matavimas paprastai apima krintančios saulės šviesos galios įvertinimą naudojant radiometrą ir elektros galios nustatymą esant maksimaliai galiai. Tačiau šis procesas susiduria su iššūkiais dėl elementų veikimo priklausomybės nuo saulės spektro, kuris kinta priklausomai nuo sezoninių pokyčių, geografinės padėties ir oro sąlygų. Šie veiksniai kartu su radiometrų kalibravimo paklaidomis gali lemti nenuoseklius ir netikslius matavimus.
Siekdami išspręsti tokias problemas, dauguma gamintojų naudoja saulės energijos simuliatorius, kad išbandytų saulės elementų efektyvumą kontroliuojamoje aplinkoje. Šie simuliatoriai kalibruojami naudojant standartines ląsteles, kurios atitinka saulės šviesos spektrinį pasiskirstymą standartinėmis sąlygomis.
Dažniausios amorfinių silicio plonasluoksnių saulės elementų bandymo klaidos
Kai kurios laboratorijos ir bandymų agentūros naudoja kristalinio silicio elementus kaip etaloninius standartus amorfinio silicio plonasluoksnėms ląstelėms įvertinti. Dėl tokios praktikos dažnai susidaro didelės matavimo paklaidos, dėl kurių kyla abejonių dėl amorfinio silicio elementų veikimo.
Tarptautiniai saulės elementų bandymo standartai
Siekiant užtikrinti nuoseklius ir patikimus palyginimus, tarptautiniai bandymų standartai apibrėžia konkrečias saulės elementų vertinimo sąlygas:
Spektras: AM1.5
Apšvitos stipris: 1000 W/m²
Temperatūra: 25°C
AM1,5 reiškia Saulės spektrą, kai saulės šviesa praeina pro atmosferą kampu, atitinkančiu 48,2° zenito kampą.
Norint gauti tikslius matavimus, turi būti įvykdytos dvi pagrindinės sąlygos:
Etaloninės ir bandymo celės spektrinis atsakas turi sutapti nurodytame diapazone, kuris paprastai pasiekiamas naudojant etaloninę ir bandymo celes, pagamintas iš tos pačios puslaidininkinės medžiagos ir panašius gamybos procesus.
Šviesos šaltinis simuliatoriuje turi tiksliai atitikti AM1.5 standarto spektrinę sudėtį.
Specialūs amorfinių silicio elementų aspektai
Amorfiniai silicio elementai labai skiriasi nuo kristalinio silicio elementų medžiagos ir spektrinio atsako atžvilgiu. Štai pagrindiniai tikslaus bandymo aspektai:
Apšvitos kalibravimas:
Naudokite amorfinio silicio etaloninę celę, specialiai sukurtą apšvitos kalibravimui. Naudojant kristalinio silicio celes šiam tikslui, rezultatai gali būti beprasmiai dėl spektrinio neatitikimo. Net ir turint idealų šviesos šaltinį, tikslių rezultatų užtikrinimas tipiškoje laboratorijos ar gamybos aplinkoje išlieka sudėtingas.
Šviesos šaltinio pasirinkimas:
Saulės imitatoriuje turėtų būti naudojamas šviesos šaltinis, kurio spektrinis diapazonas yra nuo 300 nm iki 800 nm ir kuris labai artimai atitinka AM1.5 spektrą. Įprastų ksenono lempų imitatorių infraraudonųjų spindulių spektras (nuo 800 nm iki 1100 nm) dažnai skiriasi nuo standarto ir sukelia didelius neatitikimus.
Spektrinis atsakas:
Saulės elemento spektrinis atsakas reiškia krūvininkų skaičių, susidarantį vienam fotonui esant tam tikram bangos ilgiui. Amorfinių silicio elementų spektrinio atsako diapazonas yra nuo 400 nm iki 800 nm, palyginti su kristalinio silicio elementų spektriniu atsaku nuo 400 nm iki 1100 nm. Bandant amorfinio silicio elementus naudojant simuliatorius, kalibruotus su kristalinio silicio standartais, infraraudonųjų spindulių spektras (nuo 800 nm iki 1100 nm) prisideda prie kristalinių elementų srovės, bet ne prie amorfinių elementų. Dėl to amorfinio silicio elemento srovė ir bendras veikimas yra gerokai nuvertinami.
Be to, amorfinio silicio elementų spektrinį atsaką įtakoja tokie veiksniai kaip šalinė šviesa ir įtampa, todėl labai svarbu atsižvelgti į šiuos kintamuosius nestandartinėmis sąlygomis.
Tikslus amorfinio silicio plonasluoksnių saulės elementų bandymas reikalauja kruopštaus apšvitos kalibravimo, šviesos šaltinio pasirinkimo ir spektrinio atsako suderinimo. Laikantis šių gairių, užtikrinami patikimi rezultatai ir išvengiama klaidų, susijusių su netinkamais kalibravimo metodais.
