Сонячні елементи, також відомі як фотоелектричні елементи, безпосередньо перетворюють сонячне світло на електричну енергію. Вимірювання ефективності сонячних елементів зазвичай включає оцінку потужності падаючого сонячного світла за допомогою радіометра та визначення вихідної електричної потужності в точці максимальної потужності. Однак цей процес стикається з труднощами через залежність продуктивності елементів від сонячного спектру, який змінюється залежно від сезонних змін, географічного розташування та погодних умов. Ці фактори, у поєднанні з помилками калібрування радіометрів, можуть призвести до непослідовних та неточних вимірювань.
Щоб зменшити такі проблеми, більшість виробників використовують сонячні симулятори для перевірки ефективності сонячних елементів у контрольованих умовах. Ці симулятори калібруються за допомогою стандартних елементів, які відповідають спектральному розподілу сонячного світла за стандартних умов.
Типові помилки під час тестування аморфних кремнієвих тонкоплівкових сонячних елементів
Деякі лабораторії та випробувальні агентства використовують кристалічні кремнієві елементи як еталонні стандарти для оцінки тонкоплівкових аморфних кремнієвих елементів. Така практика часто призводить до значних похибок вимірювань, що викликає сумніви щодо роботи аморфних кремнієвих елементів.
Міжнародні стандарти випробування сонячних елементів
Для забезпечення послідовних та надійних порівнянь міжнародні стандарти випробувань визначають конкретні умови для оцінки сонячних елементів:
Спектр: AM1.5
Опромінення: 1000 Вт/м²
Температура: 25°C
AM1.5 стосується сонячного спектру, коли сонячне світло проходить крізь атмосферу під кутом, що відповідає зенітному куту 48,2°.
Для точних вимірювань необхідно виконати дві ключові умови:
Спектральна характеристика опорної комірки та тестової комірки повинна збігатися в межах заданого діапазону, що зазвичай досягається шляхом використання опорної та тестової комірки, виготовлених з одного й того ж напівпровідникового матеріалу та за допомогою подібних виробничих процесів.
Джерело світла в симуляторі повинно точно відповідати спектральному складу стандарту AM1.5.
Особливі міркування щодо аморфних кремнієвих елементів
Аморфні кремнієві елементи суттєво відрізняються від кристалічних кремнієвих елементів за матеріалом та спектральною характеристикою. Ось ключові міркування для точного тестування:
Калібрування опромінення:
Використовуйте еталонну комірку з аморфного кремнію, спеціально розроблену для калібрування опромінення. Використання кристалічних кремнієвих комірок для цієї мети може призвести до неточних результатів через спектральну невідповідність. Навіть за наявності ідеального джерела світла, забезпечення точних результатів у типових лабораторних або виробничих умовах залишається складним завданням.
Вибір джерела світла:
Сонячний симулятор повинен використовувати джерело світла зі спектральним діапазоном від 300 нм до 800 нм, який близько відповідає спектру AM1.5. Звичайні симулятори ксенонових ламп часто мають багатий на інфрачервоне випромінювання спектр (від 800 нм до 1100 нм), який відхиляється від стандартного, що призводить до значних невідповідностей.
Спектральна характеристика:
Спектральна характеристика сонячного елемента стосується кількості носіїв заряду, що генеруються на один фотон на заданій довжині хвилі. Аморфні кремнієві елементи мають спектральний діапазон характеристик від 400 нм до 800 нм, порівняно з 400 нм до 1100 нм для кристалічних кремнієвих елементів. Під час тестування аморфних кремнієвих елементів за допомогою симуляторів, каліброваних за стандартами кристалічного кремнію, інфрачервоний спектр (від 800 нм до 1100 нм) впливає на струм кристалічних елементів, але не на аморфні елементи. Це призводить до значного недооцінювання струму та загальної продуктивності аморфного кремнієвого елемента.
Крім того, на спектральну характеристику аморфних кремнієвих елементів впливають такі фактори, як світло зміщення та напруга, що робить критично важливим врахування цих змінних за нестандартних умов.
Точне тестування тонкоплівкових сонячних елементів з аморфного кремнію вимагає ретельної уваги до калібрування опроміненості, вибору джерела світла та вирівнювання спектральної характеристики. Дотримання цих рекомендацій забезпечує надійні результати та уникає помилок, пов'язаних з неправильними методами калібрування.
