Соларне ћелије, познате и као фотонапонске ћелије, директно претварају сунчеву светлост у електричну енергију. Мерење ефикасности соларних ћелија обично подразумева процену снаге упадне сунчеве светлости помоћу радиометра и одређивање излазне електричне снаге у тачки максималне снаге. Међутим, овај процес се суочава са изазовима због зависности перформанси ћелија од соларног спектра, који варира у зависности од сезонских промена, географске локације и временских услова. Ови фактори, у комбинацији са грешкама у калибрацији радиометра, могу довести до недоследних и нетачних мерења.
Да би ублажили такве проблеме, већина произвођача користи соларне симулаторе за тестирање ефикасности соларних ћелија у контролисаним окружењима. Ови симулатори су калибрисани помоћу стандардних ћелија које се поклапају са спектралном расподелом сунчеве светлости под стандардним условима.
Уобичајене замке при тестирању танкослојних аморфних силицијумских соларних ћелија
Неке лабораторије и агенције за тестирање користе кристалне силицијумске ћелије као референтне стандарде за процену ћелија са танким филмом аморфног силицијума. Ова пракса често доводи до значајних грешака у мерењу, што доводи до сумњи у перформансе ћелија аморфног силицијума.
Међународни стандарди за испитивање соларних ћелија
Да би се осигурала доследна и поуздана поређења, међународни стандарди испитивања дефинишу специфичне услове за процену соларних ћелија:
Спектрум: AM1.5
Зрачење: 1000 W/m²
Температура: 25°C
AM1.5 се односи на соларни спектар када сунчева светлост пролази кроз атмосферу под углом који одговара зенитном углу од 48,2°.
За тачна мерења морају бити испуњена два кључна услова:
Спектрални одзив референтне ћелије и тест ћелије мора се поравнати унутар одређеног опсега, што се обично постиже коришћењем референтних и тест ћелија направљених од истог полупроводничког материјала и сличних производних процеса.
Извор светлости у симулатору мора се што више подударати са спектралним саставом стандарда AM1.5.
Посебна разматрања за аморфне силицијумске ћелије
Аморфне силицијумске ћелије се значајно разликују од кристалних силицијумских ћелија у погледу материјала и спектралног одзива. Ево кључних разматрања за прецизно тестирање:
Калибрација зрачења:
Користите референтну ћелију од аморфног силицијума посебно дизајнирану за калибрацију зрачења. Коришћење кристалних силицијумских ћелија у ову сврху може довести до бесмислених резултата због спектралног неусклађења. Чак и када би био доступан идеалан извор светлости, обезбеђивање тачних резултата у типичним лабораторијским или производним окружењима остаје изазов.
Избор извора светлости:
Соларни симулатор треба да користи извор светлости са спектралним опсегом између 300 nm и 800 nm који се што више поклапа са AM1.5 спектром. Уобичајени симулатори ксенонских лампи често имају спектар богат инфрацрвеним зрачењем (800 nm до 1100 nm) који одступа од стандарда, што узрокује значајна неслагања.
Спектрални одзив:
Спектрални одзив соларне ћелије односи се на број носилаца наелектрисања генерисаних по фотону на датој таласној дужини. Аморфне силицијумске ћелије имају спектрални опсег одзива од 400 nm до 800 nm, у поређењу са 400 nm до 1100 nm за кристалне силицијумске ћелије. Приликом тестирања аморфних силицијумских ћелија коришћењем симулатора калибрисаних стандардима кристалног силицијума, спектар богат инфрацрвеним зрачењем (800 nm до 1100 nm) доприноси струји кристалних ћелија, али не и аморфним ћелијама. То доводи до озбиљног потцењивања струје и укупних перформанси аморфне силицијумске ћелије.
Поред тога, на спектрални одзив аморфних силицијумских ћелија утичу фактори као што су преднапонска светлост и напон, што чини кључним узети у обзир ове варијабле под нестандардним условима.
Прецизно тестирање танкослојних соларних ћелија од аморфног силицијума захтева пажљиву пажњу посвећену калибрацији зрачења, избору извора светлости и усклађивању спектралног одзива. Придржавање ових смерница обезбеђује поуздане резултате и избегава грешке повезане са неправилним методама калибрације.
