Solceller, även kända som fotovoltaiska celler, omvandlar direkt solljus till elektrisk energi. Att mäta solcellers effektivitet innebär vanligtvis att man bedömer effekten av infallande solljus med hjälp av en radiometer och bestämmer den elektriska uteffekten vid maximal effektpunkt. Denna process möter dock utmaningar på grund av cellens prestandas beroende av solspektrumet, vilket varierar med säsongsväxlingar, geografisk plats och väderförhållanden. Dessa faktorer, i kombination med kalibreringsfel i radiometrar, kan leda till inkonsekventa och felaktiga mätningar.
För att mildra sådana problem använder de flesta tillverkare solsimulatorer för att testa solcellernas effektivitet i kontrollerade miljöer. Dessa simulatorer kalibreras med standardceller som överensstämmer med solljusets spektralfördelning under standardförhållanden.
Vanliga fallgropar vid testning av amorfa kisel-tunnfilmssolceller
Vissa laboratorier och testorgan använder kristallina kiselceller som referensstandarder för att utvärdera amorfa kisel-tunnfilmsceller. Denna metod resulterar ofta i betydande mätfel, vilket leder till tvivel om prestandan hos amorfa kiselceller.
Internationella standarder för testning av solceller
För att säkerställa konsekventa och tillförlitliga jämförelser definierar internationella teststandarder specifika villkor för utvärdering av solceller:
Spektrum: AM1.5
Strålningsstyrka: 1000 W/m²
Temperatur: 25°C
AM1.5 hänvisar till solspektrumet när solljuset passerar genom atmosfären i en vinkel som motsvarar en zenitvinkel på 48,2°.
För noggranna mätningar måste två viktiga villkor vara uppfyllda:
Referenscellens och testcellens spektrala respons måste överensstämma inom ett specificerat område, vilket vanligtvis uppnås genom att använda referens- och testceller tillverkade av samma halvledarmaterial och liknande tillverkningsprocesser.
Ljuskällan i simulatorn måste noggrant matcha den spektrala sammansättningen av AM1.5-standarden.
Särskilda överväganden för amorfa kiselceller
Amorfa kiselceller skiljer sig avsevärt från kristallina kiselceller vad gäller material och spektralrespons. Här är viktiga överväganden för noggrann testning:
Kalibrering av bestrålning:
Använd en referenscell av amorf kisel som är speciellt utformad för kalibrering av bestrålning. Att använda kristallina kiselceller för detta ändamål kan leda till meningslösa resultat på grund av spektral obalans. Även om en ideal ljuskälla vore tillgänglig är det fortfarande svårt att säkerställa noggranna resultat i typiska laboratorie- eller produktionsmiljöer.
Val av ljuskälla:
Solsimulatorn bör använda en ljuskälla med ett spektralområde mellan 300 nm och 800 nm som nära matchar AM1.5-spektrumet. Vanliga xenonlampsimulatorer har ofta ett infraröttrikt spektrum (800 nm till 1100 nm) som avviker från standarden, vilket orsakar betydande avvikelser.
Spektral respons:
Det spektrala svaret för en solcell avser antalet laddningsbärare som genereras per foton vid en given våglängd. Amorfa kiselceller har ett spektralsvarsområde på 400 nm till 800 nm, jämfört med 400 nm till 1100 nm för kristallina kiselceller. Vid testning av amorfa kiselceller med simulatorer kalibrerade med kristallina kiselstandarder bidrar det infrarödrika spektrumet (800 nm till 1100 nm) till strömmen i kristallina celler men inte till amorfa celler. Detta resulterar i en kraftig underskattning av den amorfa kiselcellens ström och totala prestanda.
Dessutom påverkas det spektrala svaret hos amorfa kiselceller av faktorer som förspänningsljus och spänning, vilket gör det avgörande att ta hänsyn till dessa variabler under icke-standardiserade förhållanden.
Noggrann testning av amorfa kisel-tunnfilmssolceller kräver noggrann uppmärksamhet på kalibrering av bestrålningsstyrka, val av ljuskälla och justering av spektralrespons. Att följa dessa riktlinjer säkerställer tillförlitliga resultat och undviker fel som är förknippade med felaktiga kalibreringsmetoder.
