2.3. Импульсный имитатор солнечного излучения для измерения вольтамперных характеристик модулей.
Импульсный имитатор солнечного излучения используется для автоматического измерения вольтамперных характеристик модуля (зависимости тока от напряжения) и определения его эксплуатационных характеристик, таких как
Максимальная мощность Pmax, Вт
Ток короткого замыкания Iкз, A
Напряжение холостого хода Uхх, В
Ток в точке максимальной мощности Impp, A
Напряжение в точке максимальной мощности Vmpp, В
Фактор заполнения идеальной ВАХ
Измерения приводятся к стандартным условиям измерений:
Инсоляция = 1 кВт/м2 ( 1 солнце)
Воздушная масса - AM 1,5 (см. рис. 12)
Температура - 25 oC
Продолжительность импульса составляет 10 мс (используется центральная часть импульса стабильная во времени). Источник света комбинированный – ксеноновая и галогенная лампы. При измерениях выполняется два импульса, первый используется для подстройки системы, второй - измерительный. Спектральное распределение, соответствующее спектру АМ 1.5 Global обеспечивается системой фильтров. Настройка спектрального распределения производится с использованием сертифицированных поверочных модулей ( с двумя разными спектральными чувствительностями).
Раз в неделю проводится чистка системы. Стабильность спектрального распределения проверяется не реже одного раза в неделю. Дополнительно, по крайней мере, один раз в день проводится проверка системы с использованием контрольного модуля (один из готовых модулей с известной характеристикой). Лампы заменяются во время полугодового технического обслуживания. Поверочные и контрольные модули должны храниться в специальных темных камерах.
Следует обратить внимание, что по существующей практике настройка спектральных диапазонов импульсного имитатора солнечного излучения проводится с использованием поверочных модулей, а не спектрофотометра. Данная практика может быть изменена, в настоящее время Оерликон рассматривает возможность использования спектрофотометра для полугодового технического обслуживания.
Используемый импульсный имитатор имеет классификацию АВА (в соответствии с American Standard: ASTM E927, European Standard: IEC # IEC 904-9).
А – спектральное распределение, соответствующее спектру АМ 1.5 Global отклонения по каждому спектральному диапазону, определенному в таблице 2 American Standard: ASTM E927 не превышает +/- 25% (Класс В- +/-40%, Класс С- +100%/-60%)
В – неравномерность излучения по площади не превышает +/-5% (Класс А- +/- 2%, Класс С- +/- 10%)
А – нестабильность излучения во времени не превышает +/- 2% (Класс В - +/- 5%, Класс С - +/- 10%)
Общий вид импульсного имитатора солнечного излучения представлен на рис. 7, а вольтамперные характеристики полученные с использованием прибора на рис. 8.
Рис. 7. Общий вид импульсного имитатора солнечного излучения
Рис.8. Вольтамперные характеристики фотовольтаических модулей
2.4. Стенд исследования деградации минимодулей под воздействием света
Стенд для исследования деградации модулей под воздействием света служит для изучения процесса деградации модулей под воздействием света и не является измерительным устройством. Солнечные элементы на основе аморфного кремния (один из активных слоев модуля) подвержены деградации под воздействием света. Этот эффект носит имя Стэблера-Вронского и заключается в образовании метастабильного состояния (оборванных связей при атомах кремния).
Рис. 9. Зависимость эффективности фотоэлектрического модуля времени экспозиции инсоляцией 1 солнце.
Основное снижение от 10 до 25 % наблюдается в течение первых 1000 часов тестовой освещенности с инсоляцией 1 солнце. Роль стенда исследования деградации заключается в создании искусственных условий однообразно моделирующих деградацию и позволяющих количественно измерить эффект. Характеристики модуля определяются до их облучения светом, периодически в процессе облучения и после завершения процесса. Установка позволяет поддерживать инсоляцию на уровне 1кВ/м2, обеспечивает термостатирование исследуемых модулей с погрешность температуры не превышающей 2оС (стандартная процедура проводится при температуре 50оС). Программное обеспечение позволяет автоматически контролировать процесс инсоляции – информирует о продолжительности экспозиции индивидуальных минимодулей и предупреждает о завершении времени выдержки.
Рис. 10. Общий вид стенда исследования деградации минимодулей под воздействием света. A – блок осветительных ламп, B – держатель образцов, C – блок контроля температуры, D – термостат, E – соединение с вытяжкой, F – электрическая распределительная панель и общий выключатель.