Solárne články, známe aj ako fotovoltaické články, priamo premieňajú slnečné svetlo na elektrickú energiu. Meranie účinnosti solárnych článkov zvyčajne zahŕňa posúdenie výkonu dopadajúceho slnečného žiarenia pomocou rádiometra a určenie elektrického výstupu v bode maximálneho výkonu. Tento proces však čelí výzvam kvôli závislosti výkonu článkov od slnečného spektra, ktoré sa mení v závislosti od sezónnych zmien, geografickej polohy a poveternostných podmienok. Tieto faktory v kombinácii s chybami kalibrácie rádiometrov môžu viesť k nekonzistentným a nepresným meraniam.
Na zmiernenie takýchto problémov väčšina výrobcov používa solárne simulátory na testovanie účinnosti solárnych článkov v kontrolovaných prostrediach. Tieto simulátory sú kalibrované pomocou štandardných článkov, ktoré sú v súlade so spektrálnym rozložením slnečného žiarenia za štandardných podmienok.
Bežné úskalia pri testovaní amorfných kremíkových tenkovrstvových solárnych článkov
Niektoré laboratóriá a testovacie agentúry používajú kryštalické kremíkové články ako referenčné štandardy na hodnotenie tenkovrstvových článkov z amorfného kremíka. Táto prax často vedie k významným chybám merania, čo vedie k pochybnostiam o výkonnosti amorfných kremíkových článkov.
Medzinárodné normy pre testovanie solárnych článkov
Pre zabezpečenie konzistentných a spoľahlivých porovnaní definujú medzinárodné testovacie normy špecifické podmienky pre hodnotenie solárnych článkov:
Spektrum: AM1.5
Ožiarenie: 1000 W/m²
Teplota: 25°C
AM1.5 označuje slnečné spektrum, keď slnečné svetlo prechádza atmosférou pod uhlom zodpovedajúcim zenitovému uhlu 48,2°.
Pre presné merania musia byť splnené dve kľúčové podmienky:
Spektrálna odozva referenčnej a testovacej bunky sa musí zhodovať v rámci stanoveného rozsahu, čo sa zvyčajne dosahuje použitím referenčných a testovacích buniek vyrobených z rovnakého polovodičového materiálu a podobných výrobných procesov.
Svetelný zdroj v simulátore musí čo najviac zodpovedať spektrálnemu zloženiu štandardu AM1.5.
Špeciálne úvahy pre amorfné kremíkové články
Amorfné kremíkové články sa výrazne líšia od kryštalických kremíkových článkov, čo sa týka materiálu a spektrálnej odozvy. Tu sú kľúčové aspekty pre presné testovanie:
Kalibrácia ožiarenia:
Použite referenčnú celu z amorfného kremíka špeciálne navrhnutú na kalibráciu ožiarenia. Použitie kryštalických kremíkových článkov na tento účel môže viesť k nezmyselným výsledkom kvôli spektrálnemu nesúladu. Aj keby bol k dispozícii ideálny zdroj svetla, zabezpečenie presných výsledkov v typickom laboratórnom alebo výrobnom prostredí zostáva náročné.
Výber svetelného zdroja:
Solárny simulátor by mal používať svetelný zdroj so spektrálnym rozsahom medzi 300 nm a 800 nm, ktorý sa čo najviac zhoduje so spektrom AM1.5. Bežné simulátory xenónových výbojok majú často spektrum bohaté na infračervené žiarenie (800 nm až 1100 nm), ktoré sa odchyľuje od štandardu, čo spôsobuje značné nezrovnalosti.
Spektrálna odozva:
Spektrálna odozva solárneho článku sa vzťahuje na počet nosičov náboja generovaných na fotón pri danej vlnovej dĺžke. Amorfné kremíkové články majú rozsah spektrálnej odozvy 400 nm až 800 nm v porovnaní so 400 nm až 1100 nm pre kryštalické kremíkové články. Pri testovaní amorfných kremíkových článkov pomocou simulátorov kalibrovaných s kryštalickými kremíkovými štandardmi prispieva infračervené spektrum (800 nm až 1100 nm) k prúdu kryštalických článkov, ale nie k amorfným článkom. To vedie k výraznému podhodnoteniu prúdu a celkového výkonu amorfného kremíkového článku.
Okrem toho je spektrálna odozva amorfných kremíkových článkov ovplyvnená faktormi, ako je predpätie a napätie, takže je dôležité zohľadniť tieto premenné za neštandardných podmienok.
Presné testovanie tenkovrstvových solárnych článkov z amorfného kremíka vyžaduje starostlivú pozornosť pri kalibrácii ožiarenia, výbere svetelného zdroja a zarovnaní spektrálnej odozvy. Dodržiavanie týchto pokynov zabezpečuje spoľahlivé výsledky a vyhýba sa chybám spojeným s nesprávnymi kalibračnými metódami.
