3.3. Порядок проведения исследований
Получить комплект образцов СЭ для измерения ВАХ:
Образец № 1. Модуль двухпереходного солнечного элемента на основе аморфного и микрокристаллического гидрогенизированного кремния, размером 100х100 мм2.
Образец № 2. Контрольный солнечный элемент на основе арсенида галлия, для оценки плотности потока преобразуемого верхним переходом на основе a-Si:H, величина тока короткого замыкания при освещении АМ1,5G равна 3,05 мА;
Образец № 3. Контрольный солнечный элемент на основе поликристаллического кремния, для оценки плотности потока преобразуемого нижним переходом на основе c-Si:H, величина тока короткого замыкания при освещении АМ1,5G равна 606 мА.
Спектральные характеристики солнечных элементов представлены на рис. 3.11, а также в таблице 3.2.
Рис.3.11. Спектральные характеристики двухпереходного СЭ на основе a-Si:H и c-Si:H переходов, контрольных СЭ на основе GaAs и поликристаллического кремния.
Таблица 3.2. Спектральные характеристики двухпереходного СЭ на основе a-Si:H и c-Si:H переходов, контрольных СЭ на основе GaAs и поликристаллического кремния.
Длинна волны, нм |
Верхний переход a-Si:H, А/Вт |
Нижний переход c-Si:H, А/Вт |
Контрольный GaAs СЭ, А/Вт |
Контрольный poly-Si СЭ, А/Вт |
320 |
0.00690 |
|
|
0.0732 |
340 |
0.00288 |
|
0.00893 |
0.100 |
360 |
0.00137 |
|
0.0385 |
0.120 |
380 |
0.128 |
|
0.0891 |
0.150 |
400 |
0.227 |
4.36 10-4 |
0.155 |
0.196 |
420 |
0.255 |
3.59 10-4 |
0.206 |
0.230 |
440 |
0.279 |
3.73 10-4 |
0.258 |
0.261 |
460 |
0.301 |
6.86 10-4 |
0.289 |
0.285 |
480 |
0.319 |
0.00204 |
0.317 |
0.309 |
500 |
0.331 |
0.00618 |
0.350 |
0.330 |
520 |
0.341 |
0.0158 |
0.367 |
0.349 |
540 |
0.330 |
0.0350 |
0.383 |
0.366 |
560 |
0.311 |
0.0670 |
0.396 |
0.383 |
580 |
0.279 |
0.108 |
0.411 |
0.402 |
600 |
0.239 |
0.157 |
0.431 |
0.415 |
620 |
0.201 |
0.206 |
0.446 |
0.429 |
640 |
0.165 |
0.245 |
0.460 |
0.444 |
660 |
0.132 |
0.278 |
0.472 |
0.460 |
680 |
0.0999 |
0.303 |
0.487 |
0.471 |
700 |
0.0832 |
0.325 |
0.504 |
0.485 |
720 |
0.0667 |
0.329 |
0.518 |
0.497 |
740 |
0.0378 |
0.325 |
0.536 |
0.508 |
760 |
0.0191 |
0.315 |
0.554 |
0.520 |
780 |
0.00907 |
0.296 |
0.563 |
0.528 |
800 |
0.00420 |
0.269 |
0.580 |
0.534 |
820 |
|
0.239 |
0.588 |
0.541 |
840 |
|
0.210 |
0.595 |
0.549 |
860 |
|
0.182 |
0.592 |
0.549 |
880 |
|
0.156 |
0.143 |
0.550 |
900 |
|
0.128 |
0.00339 |
0.547 |
920 |
|
0.102 |
7.42 10-5 |
0.541 |
940 |
|
0.0788 |
|
0.526 |
960 |
|
0.0593 |
|
0.510 |
980 |
|
0.0441 |
|
0.484 |
1000 |
|
0.0315 |
|
0.452 |
1020 |
|
0.0227 |
|
0.415 |
1040 |
|
0.0157 |
|
0.360 |
1060 |
|
0.0103 |
|
0.287 |
1080 |
|
0.00668 |
|
0.219 |
1100 |
|
0.00431 |
|
0.158 |
1120 |
|
0.00291 |
|
0.105 |
1140 |
|
0.00196 |
|
0.0533 |
1160 |
|
0.00113 |
|
0.0258 |
1180 |
|
6.95 10-4 |
|
0.00521 |
1200 |
|
4.4 10-4 |
|
2.9 10-4 |
3.3.1. Провести расчет коэффициента спектрального несоответствия для обоих a-Si:H и c-Si:H переходов, используя формулу 3.3 и данные по спектральным характеристикам, приведенным в таблицах 3.1 и 3.2.
3.3.2. Подготовить к работе с Установку и программу управления:
Включить измерительный блок, блок питания осветителей и компьютер;
Запустить программу «Flash.exe»;
Нажать кнопку «Вкл.» для установления связи с измерительным блоком;
3.3.3. Провести оценку неоднородности освещенности, создаваемой импульсным имитатором солнечного излучения на измеряемой площади 100х100 мм2. Для этого необходимо использовать шаблон с размеченной матрице 5х5 квадратов размером 20х20 мм2. Помещая контрольный солнечный элемент в центр каждого квадрата, необходимо провести измерение интенсивности излучения. Для оценки неоднородности необходимо использовать малогабаритный контрольный солнечный элемент на основе арсенида галлия. Для этого нужно:
Установить СЭ и подключить его к измерительным клеммам, соблюдая полярность;
Поднять на максимальную высоту лампу;
Опустить защитный экран для защиты глаз;
Установить напряжение питания лампы 800 В;
Установить значение сопротивления нагрузки равное 10 Ом;
Диапазон величин измеряемого напряжения 2 В, измеряемого тока 10 мА;
Для запуска процедуры измерения нажмите кнопку «Измерить ВАХ».
Перед началом измерений необходимо произвести две вспышки для разогрева лампы;
Далее производить измерение величины тока короткого замыкания для каждого квадрата (всего 25), проводя не менее трех измерений и определяя среднее значение.
Расчет неоднородности осуществляется по формуле:
,
где макс. и мин. интенсивности излучения - интенсивности излучения, измеряемые детектором на назначенной площади испытаний с учётом нестабильности светового потока по времени.
3.3.4. Настройка интенсивности имитатора по верхнему переходу. Используя полученное в п. 3.3.1 значение коэффициента спектрального несоответствия для a-Si:H перехода с контрольным СЭ на основе GaAs, а также величину тока короткого замыкания при стандартных условиях освещения (AM1,5G 100 мВт/см2) для контрольного СЭ на основе GaAs (3.05 мА) произвести расчет по формуле 3.4 величины тока короткого замыкания контрольного СЭ на основе GaAs, необходимой для настройки интенсивности имитатора при которой верхний переход на основе a-Si:H находится в стандартных условиях освещения.
Установить контрольный СЭ на основе GaAs в центральный квадрат;
Изменяя положение лампы и, при необходимости, изменяя величину напряжения разряда лампы (не выходя из диапазона 600-900 В), проводить измерения величины тока короткого замыкания пока не будет достигнута величина, рассчитанная по формуле 3.4. Когда будет достигнута необходимая величина тока короткого замыкания, интенсивность имитатора будет настроена по верхнему переходу;
Достигнув необходимой величины тока, произвести не менее 10 измерений, чтобы убедиться в достоверности измерения потока солнечного излучения. Выбрать ВАХ, имеющую максимально близкое значение тока короткого замыкания к средней величине. Сохранить эту ВАХ. Для сохранения полученных результатов используйте кнопку «Сохранить».
3.3.5. Не меняя положения лампы и величины напряжения разряда лампы установить модуль двухпереходного солнечного элемента на основе a-Si:H и c-Si:H. Подключить его по четырех контактной схеме, соблюдая полярность.
Установить сопротивление нагрузки 1 Ом;
Установить диапазон величин измеряемого напряжения 20 В, измеряемого тока 100 мА;
Перед началом измерений необходимо произвести две вспышки для разогрева лампы;
Провести измерение ВАХ 10 раз. Определить среднее значение величины тока короткого замыкания. Выбрать ВАХ, имеющую максимально близкое значение тока короткого замыкания к средней величине. Сохранить эту ВАХ. Для сохранения полученных результатов используйте кнопку «Сохранить».
3.3.6. Настройка интенсивности имитатора по нижнему переходу. Используя полученное значение коэффициента спектрального несоответствия для c-Si:H перехода с контрольным солнечным элементом на основе поликристаллического кремния, и используя значение тока короткого замыкания, соответствующее стандартным условиям освещения AM1,5G 100 мВт/см2 контрольного СЭ (606 мА), по формуле 3.4 произвести расчет величины тока короткого замыкания для настройки имитатора по нижнему переходу.
Установить контрольный СЭ на основе поликристаллического кремния в центр измерительной площадки;
Подключить контрольный СЭ по двух контактной схеме, соблюдая полярность;
Установить сопротивление нагрузки 0,1 Ом;
Установить диапазон величин измеряемого напряжения 4 В, измеряемого тока 1 А;
Перед началом измерений необходимо произвести две вспышки для разогрева лампы;
Изменяя положение лампы и при необходимости изменяя величину напряжения разряда лампы (не выходя из диапазона 600-900 В) , проводить измерения величины тока короткого замыкания пока не будет достигнута величина, рассчитанная по формуле 3.4. ; Когда будет достигнута необходимая величина тока короткого замыкания, интенсивность имитатора будет настроена по нижнему переходу;
Достигнув необходимой величины тока, произвести не менее 10 измерений, чтобы убедиться в достоверности измерения потока солнечного излучения. Выбрать ВАХ, имеющую максимально близкое значение тока короткого замыкания к средней величине. Сохранить эту ВАХ.
3.3.7. Проверить корректность измерения ВАХ контрольного СЭ на основе поликристаллического кремния при импульсной засветке.
Не меняя положения лампы и величины напряжения разряда лампы и сопротивление нагрузки перейти в «режим Б» работы программы;
Задать аналогичный по п.3.3.5 диапазон измеряемых напряжений и токов;
Задать временной интервал между измерениями не менее 20 секунд;
Задать диапазоны измерений -0,5…0,5 В; 0,5…1В; 1…1,5 В; 1,5…2 В и количество точек не менее трех для каждого диапазона;
Провести измерение, нажав кнопку «Измерить», при необходимости внести коррективы пробное измерение может быть прервано нажатием кнопки «Стоп»;
Убедиться в правильности выбранных временных интервалов и диапазонов измерения. В частности, убедиться, что за выбранное время между вспышками конденсатор разряда лампы успевает зарядиться до требуемого напряжения; убедиться что точки на ВАХ расположены равномерно и охватывают весь диапазон; убедиться, что в момент начала измерений интенсивность светового потока уже стабилизировалась и находится в области плато. При необходимости провести повторное пробное измерение;
Сохранить результат измерения ВАХ.
3.3.8. Не меняя положения лампы и величины напряжения разряда лампы установить модуль двухпереходного СЭ на основе a-Si:H и c-Si:H. Для обеспечения одинакового расстояния от лампы до поверхности контрольного СЭ и измеряемого СЭ необходимо использовать выравнивающую подставку. Подключить измеряемый двухпереходный СЭ по четырех контактной схеме, соблюдая полярность.
Установить сопротивление нагрузки 1 Ом;
Установить диапазон величин измеряемого напряжения 20 В, измеряемого тока 100 мА;
Перед началом измерений необходимо произвести две вспышки для разогрева лампы;
Провести измерение ВАХ 10 раз. Определить среднее значение величины тока короткого замыкания. Выбрать ВАХ, имеющую максимально близкое значение тока короткого замыкания к средней величине. Сохранить эту ВАХ.
3.3.9. После окончания измерений выгрузите программу по команде «Файл» → «Выход», выключите измерительный блок, блок питания лампы и компьютер.