Solceller, også kjent som fotovoltaiske celler, omdanner sollys direkte til elektrisk energi. Måling av effektiviteten til solceller innebærer vanligvis å vurdere effekten av innfallende sollys ved hjelp av et radiometer og bestemme den elektriske effekten ved maksimalt effektpunkt. Denne prosessen møter imidlertid utfordringer på grunn av avhengigheten av celleytelsen på solspekteret, som varierer med sesongmessige endringer, geografisk plassering og værforhold. Disse faktorene, kombinert med kalibreringsfeil i radiometre, kan føre til inkonsistente og unøyaktige målinger.
For å redusere slike problemer bruker de fleste produsenter solsimulatorer for å teste solcelleeffektivitet i kontrollerte miljøer. Disse simulatorene er kalibrert ved hjelp av standardceller som samsvarer med den spektrale fordelingen av sollys under standardforhold.
Vanlige fallgruver ved testing av amorfe silisium-tynnfilmsolceller
Noen laboratorier og testbyråer bruker krystallinske silisiumceller som referansestandarder for å evaluere amorfe silisiumtynnfilmceller. Denne praksisen resulterer ofte i betydelige målefeil, noe som fører til tvil om ytelsen til amorfe silisiumceller.
Internasjonale standarder for testing av solceller
For å sikre konsistente og pålitelige sammenligninger definerer internasjonale teststandarder spesifikke betingelser for evaluering av solceller:
Spektrum: AM1.5
Bestrålingsstyrke: 1000 W/m²
Temperatur: 25 °C
AM1.5 refererer til solspekteret når sollyset passerer gjennom atmosfæren i en vinkel som tilsvarer en senitvinkel på 48,2°.
For nøyaktige målinger må to viktige betingelser være oppfylt:
Den spektrale responsen til referansecellen og testcellen må samsvare innenfor et spesifisert område, noe som vanligvis oppnås ved å bruke referanse- og testceller laget av samme halvledermateriale og lignende produksjonsprosesser.
Lyskilden i simulatoren må samsvare nøye med den spektrale sammensetningen til AM1.5-standarden.
Spesielle hensyn til amorfe silisiumceller
Amorfe silisiumceller skiller seg betydelig fra krystallinske silisiumceller når det gjelder materiale og spektralrespons. Her er viktige hensyn for nøyaktig testing:
Kalibrering av bestråling:
Bruk en amorf silisiumreferansecelle som er spesielt utviklet for kalibrering av bestrålingsstyrke. Bruk av krystallinske silisiumceller til dette formålet kan føre til meningsløse resultater på grunn av spektral avvik. Selv om en ideell lyskilde var tilgjengelig, er det fortsatt utfordrende å sikre nøyaktige resultater i typiske laboratorie- eller produksjonsmiljøer.
Valg av lyskilde:
Solsimulatoren bør bruke en lyskilde med et spektralområde mellom 300 nm og 800 nm som samsvarer godt med AM1.5-spekteret. Vanlige xenonlampesimulatorer har ofte et infrarødtrikt spektrum (800 nm til 1100 nm) som avviker fra standarden, noe som forårsaker betydelige avvik.
Spektral respons:
Den spektrale responsen til en solcelle refererer til antall ladningsbærere generert per foton ved en gitt bølgelengde. Amorfe silisiumceller har et spektralresponsområde på 400 nm til 800 nm, sammenlignet med 400 nm til 1100 nm for krystallinske silisiumceller. Når man tester amorfe silisiumceller ved hjelp av simulatorer kalibrert med krystallinske silisiumstandarder, bidrar det infrarøde spekteret (800 nm til 1100 nm) til strømmen i krystallinske celler, men ikke til amorfe celler. Dette resulterer i en alvorlig undervurdering av den amorfe silisiumcellens strøm og generelle ytelse.
I tillegg påvirkes den spektrale responsen til amorfe silisiumceller av faktorer som forspenningslys og spenning, noe som gjør det kritisk å ta hensyn til disse variablene under ikke-standardiserte forhold.
Nøyaktig testing av tynnfilmsolceller av amorf silisium krever nøye oppmerksomhet på kalibrering av bestrålingsstyrke, valg av lyskilde og justering av spektralrespons. Overholdelse av disse retningslinjene sikrer pålitelige resultater og unngår feil forbundet med feil kalibreringsmetoder.
