Sončne celice, znane tudi kot fotovoltaične celice, neposredno pretvarjajo sončno svetlobo v električno energijo. Merjenje učinkovitosti sončnih celic običajno vključuje ocenjevanje moči vpadne sončne svetlobe z radiometrom in določanje izhodne električne moči na točki največje moči. Vendar se ta postopek sooča z izzivi zaradi odvisnosti delovanja celic od sončnega spektra, ki se spreminja glede na sezonske spremembe, geografsko lokacijo in vremenske razmere. Ti dejavniki lahko v kombinaciji z napakami pri kalibraciji radiometrov privedejo do nedoslednih in netočnih meritev.
Za ublažitev takšnih težav večina proizvajalcev uporablja sončne simulatorje za testiranje učinkovitosti sončnih celic v nadzorovanih okoljih. Ti simulatorji so kalibrirani z uporabo standardnih celic, ki se ujemajo s spektralno porazdelitvijo sončne svetlobe v standardnih pogojih.
Pogoste pasti pri testiranju tankoplastnih amorfnih silicijevih sončnih celic
Nekateri laboratoriji in preskusne agencije uporabljajo kristalne silicijeve celice kot referenčne standarde za ocenjevanje tankoplastnih amorfnih silicijevih celic. Ta praksa pogosto povzroči znatne napake pri meritvah, kar vzbuja dvome o delovanju amorfnih silicijevih celic.
Mednarodni standardi za testiranje sončnih celic
Za zagotovitev doslednih in zanesljivih primerjav mednarodni standardi testiranja določajo posebne pogoje za ocenjevanje sončnih celic:
Spekter: AM1.5
Obsevanje: 1000 W/m²
Temperatura: 25°C
AM1.5 se nanaša na sončni spekter, ko sončna svetloba prehaja skozi atmosfero pod kotom, ki ustreza zenitnemu kotu 48,2°.
Za natančne meritve morata biti izpolnjena dva ključna pogoja:
Spektralni odziv referenčne in testne celice se mora poravnati znotraj določenega območja, kar se običajno doseže z uporabo referenčnih in testnih celic, izdelanih iz istega polprevodniškega materiala in s podobnimi proizvodnimi postopki.
Svetlobni vir v simulatorju se mora natančno ujemati s spektralno sestavo standarda AM1.5.
Posebni premisleki za amorfne silicijeve celice
Amorfne silicijeve celice se bistveno razlikujejo od kristalnih silicijevih celic glede materiala in spektralnega odziva. Tukaj so ključni dejavniki za natančno testiranje:
Kalibracija obsevanosti:
Uporabite referenčno celico iz amorfnega silicija, posebej zasnovano za kalibracijo obsevanosti. Uporaba kristalnih silicijevih celic za ta namen lahko zaradi spektralnega neskladja privede do nesmiselnih rezultatov. Tudi če bi bil na voljo idealen vir svetlobe, je zagotavljanje natančnih rezultatov v tipičnih laboratorijskih ali proizvodnih okoljih še vedno izziv.
Izbira svetlobnega vira:
Simulator sončne energije mora uporabljati svetlobni vir s spektralnim območjem med 300 nm in 800 nm, ki se čim bolj ujema s spektrom AM1.5. Simulatorji običajnih ksenonskih žarnic imajo pogosto spekter, bogat z infrardečim sevanjem (800 nm do 1100 nm), ki odstopa od standarda, kar povzroča znatna neskladja.
Spektralni odziv:
Spektralni odziv sončne celice se nanaša na število nosilcev naboja, ki nastanejo na foton pri dani valovni dolžini. Amorfne silicijeve celice imajo spektralni odziv od 400 nm do 800 nm, v primerjavi s 400 nm do 1100 nm za kristalne silicijeve celice. Pri testiranju amorfnih silicijevih celic z uporabo simulatorjev, kalibriranih s kristalnimi silicijevimi standardi, infrardeči spekter (800 nm do 1100 nm) prispeva k toku kristalnih celic, ne pa k amorfnim celicam. To povzroči močno podcenjevanje toka in celotne zmogljivosti amorfne silicijeve celice.
Poleg tega na spektralni odziv amorfnih silicijevih celic vplivajo dejavniki, kot sta svetloba prednapetosti in napetost, zato je ključnega pomena upoštevati te spremenljivke v nestandardnih pogojih.
Natančno testiranje tankoplastnih sončnih celic iz amorfnega silicija zahteva skrbno pozornost pri kalibraciji obsevanosti, izbiri svetlobnega vira in poravnavi spektralnega odziva. Upoštevanje teh smernic zagotavlja zanesljive rezultate in preprečuje napake, povezane z nepravilnimi metodami kalibracije.
