Күн PV модулінің IV қисығын дәл қалай өлшеуге болады
Өнім туралы ақпарат
Сенімсіз өлшеуден сенімді PV модулінің IV сынағына дейін
Номиналды қуат фотоэлектрлік модульдің маңызды электрлік көрсеткіштерінің бірі болып табылады. Бірақ бұл сан қайдан пайда болады? Көптеген кәсіби зертханалар мен күн модульдерінің өндірістік желілерінде жауап IV қисығын сынаудан басталады.
IV қисығын сынау күн модулінің өнімділігін бағалау үшін қолданылатын негізгі әдіс болып табылады. Ол қысқа тұйықталу тогы, ашық тізбек кернеуі, максималды қуат және толтыру коэффициенті сияқты негізгі электрлік параметрлерді анықтайды. Бұл мәндер тек затбелгіде басылған сандар ғана емес; олар модульді сұрыптауға, зауыттық сапаны бақылауға, банктік бағалауға және ұзақ мерзімді жоба өнімділігін болжауға әсер етеді.
Дегенмен, IV қисығын дәл өлшеу модульді жарық астына қойып, мәнді оқу сияқты қарапайым емес. Жарық біркелкілігі, спектрлік сәйкестік, модуль температурасы, сыйымдылық эффектісі, контактілік кедергі және сәулеленуді калибрлеу соңғы қуат нәтижесін өзгертуі мүмкін.
IV қисығын өлшеудің негізгі білімі
Өлшеу дәлдігін қалай жақсартуға болатынын талқыламас бұрын, IV қисығының негізгі мағынасын түсіну пайдалы.
IV қисығы - күн PV модулінің ток-кернеу сипаттамасының қисығы. Ол модульдің әртүрлі кернеу жағдайындағы шығыс тогын көрсетеді. Осы қисықты талдау арқылы бірнеше маңызды параметрлерді алуға болады.
Қысқа тұйықталу тогы, Isc: кернеу 0 болғандағы ток мәні. Ол модульдің жарықтан пайда болған ток қабілетін көрсетеді.
Ашық тізбек кернеуі, Voc: ток күші 0 болғандағы кернеу мәні. Ол күн элементтері шығаратын электр потенциалын көрсетеді.
Максималды қуат нүктесі, Pmax: модуль ең жоғары тұрақты ток шығыс қуатын беретін нүкте.
Өлшеу нәтижелерін салыстырмалы ету үшін ФЭК индустриясы әдетте стандартты сынақ жағдайларын (STC) пайдаланады.
| Сынақ жағдайы | Стандартты мән |
|---|---|
| Сәулелену | 1000 Вт/м² |
| Спектр | AM1.5G |
| Элемент температурасы | 25°C |
IV қисығын өлшеуге арналған негізгі жабдық - күн симуляторы. Ол күн сәулесіне ұқсас басқарылатын жарық жағдайын жасайды және сынаушыға модульдің IV қисығын генерациялауға мүмкіндік береді. Күн симуляторының өнімділігі өлшеудің соңғы дәлдігіне тікелей әсер етеді.
Техникалық Параметрлер
Негізгі стандарттар мен өлшеуді бақылау нүктелері
Дәл IV өлшеу жабдықтың өнімділігіне де, дұрыс сынау әдісіне де байланысты. Төмендегі кесте ФЭК модульдерін IV сынауда қолданылатын маңызды техникалық параметрлер мен анықтамалық стандарттарды қорытындылайды.
| Элемент | Техникалық талап | Неліктен маңызды | Тиісті стандарт немесе әдіс |
|---|---|---|---|
| Сәулелену деңгейі | STC бойынша 1000 Вт/м² | Isc және Pmax-қа тікелей әсер етеді | IEC 60904 сериясы |
| Спектр | AM1.5G анықтамалық спектрі | Спектрлік сәйкессіздік қатесін азайтады | IEC 60904-9, IEC 60904-7 |
| Модуль температурасы | STC бойынша 25°C | Қуат температураға байланысты өзгереді | IEC 60891 |
| Жарық біркелкілігі | Жақсырақ A+ класы; біркелкі еместік 1% кем | Модуль бойынша жергілікті артық немесе жеткіліксіз жарықтандыруды болдырмайды | IEC 60904-9 |
| Уақытша тұрақсыздық | Өлшеу импульсі немесе әсер ету кезеңіндегі тұрақты жарық | Тұрақсыз сәулеленуден туындаған қисық бұрмалануын болдырмайды | IEC 60904-9 |
| Анықтамалық құрылғы | Калибрленген WPVS ұяшығы немесе білікті эталондық модуль | Сәулелену калибровкасының ізін қамтамасыз етеді | Әлемдік фотоэлектрлік шкала, IEC практикасы |
| Спектрлік сәйкессіздікті түзету | Эталондық құрылғы мен сыналатын модуль әртүрлі болғанда есептелетін түзету коэффициенті | Әртүрлі ұяшық технологиялары үшін дәлдікті жақсартады | IEC 60904-7 |
| IV қисығын түрлендіру | Сынақ шарттары STC-ден ауытқығанда температура мен сәулеленуді түзету | Өлшенген қисықты стандартты есеп беру шарттарына түрлендіреді | IEC 60891 |
| Байланыс әдісі | Төрт сымды өлшеу ұсынылады | Кернеудің төмендеуі мен контакт кедергісінің қателігін азайтады | Жақсы зертханалық практика |
| Сканерлеу стратегиясы | Жоғары тиімді модульдер үшін баяу сканерлеу, қадамдық сканерлеу, көп жарқылды немесе екі бағытты сканерлеу | Сыйымдылық пен гистерезис әсерін азайтады | Технологияға тәуелді сынақ әдісі |
Неліктен күн симуляторының өнімділігі соншалықты маңызды
Күн симуляторы табиғи күн сәулесі емес. Оның жарық қарқындылығы, спектрі, біркелкілігі мен тұрақтылығы бақыланып, тексерілуі керек. Тіпті кішігірім ауытқу өлшенген IV қисығында көрінетін айырмашылық тудыруы мүмкін, әсіресе PERC, TOPCon, HJT немесе басқа да жетілдірілген ұяшық құрылымдары сияқты жоғары тиімді модульдерді сынау кезінде.
Өндірістік желілер үшін бұл одан да маңызды, себебі әрбір модуль өлшенген қуат негізінде сұрыпталады. Сәулелену немесе температураны түзетудегі 1% жүйелі қате тікелей коммерциялық әсер етуі мүмкін.
Техникалық артықшылықтар
Дәл емес сынақтан дәл сынаққа қалай өту керек
IV қисығын өлшеу стандарттармен реттелгенімен, көптеген практикалық мәселелер сынақ дәлдігін төмендетуі мүмкін. Төменде ең жиі кездесетін мәселелер мен ұсынылатын техникалық шешімдер берілген.
1. Күн симуляторының жарық біркелкілігі
Симулятордың жарығы бүкіл модуль бетін мүмкіндігінше біркелкі жабуы керек. Егер сәулелену біркелкі болмаса, модульдің әртүрлі аймақтары әртүрлі жарық қарқындылығын алады. Бұл модуль ішінде токтың сәйкессіздігіне әкеліп, IV қисығын сатылы немесе қалыпсыз етуі мүмкін.
Ұсынылатын шешім:
Жоғары сапалы күн симуляторын пайдаланыңыз, ол тамаша жарық біркелкілігін қамтамасыз етеді.
Дәл сынау үшін IEC 60904-9 Class A+ біркелкілігін мақсат етіңіз, яғни біркелкі еместік 1% төмен болуы керек.
Сынақ жазықтығын үнемі картаға түсіріп, бүкіл модуль аймағына тұрақты сәулелену түсетінін тексеріңіз.
2. Спектр және спектрлік сәйкессіздік
Күн симуляторының спектрі AM1.5G эталондық спектрімен ешқашан толық сәйкес келмейді. Сонымен қатар, эталондық құрылғының спектрлік жауабы сыналатын модульдікінен өзгеше болуы мүмкін. Бұл спектрлік сәйкессіздік қатесін тудырады.
Мысалы, эталондық элемент пен TOPCon модулі әртүрлі толқын ұзындығы диапазондарына бірдей жауап бермеуі мүмкін. Егер бұл айырмашылық ескерілмесе, өлшенген қуат ығысуы мүмкін.
Ұсынылатын шешім:
IEC 60904-9 бойынша күшті спектрлік сәйкестік өнімділігі бар күн симуляторын пайдаланыңыз.
Әдетте төмен SPC мәні қолайлы.
IEC 60904-7 бойынша спектрлік сәйкессіздік түзету коэффициентін есептеңіз.
Қажет болғанда IEC 60891 бойынша IV қисығын түзету әдістерін қолданыңыз.
3. Температураны бақылау
Кристалды кремний күн модульдері температураға сезімтал. Температура 1°C көтерілгенде, шығыс қуаты модуль технологиясы мен температура коэффициентіне байланысты шамамен 0,25% - 0,5% төмендеуі мүмкін.
Бұл ұзақ импульсті немесе тұрақты күйдегі күн симуляторларын пайдаланғанда өте маңызды. Әсер ету кезінде модуль температурасы тез көтеріліп, өлшеу ауытқуына әкелуі мүмкін.
Ұсынылатын шешім:
Сынақ ортасын 25°C жақын ұстаңыз.
Модуль бетінің температурасын нақты уақытта бақылау үшін температура сенсорларын пайдаланыңыз.
Егер модуль температурасы STC-ден ауытқыса, IEC 60891 бойынша температура түзетуін қолданыңыз.
Өлшеу алдында қажетсіз ұзақ әсер етуден аулақ болыңыз, әсіресе температураға сезімтал модульдер үшін.
4. Сыйымдылық эффектісі және гистерезис
PERC, TOPCon және HJT сияқты жоғары тиімді модульдер IV сканерлеу кезінде сыйымдылыққа байланысты мінез-құлық көрсете алады. Егер кернеу сканерлеу тым жылдам болса, ток пен кернеу әр нүктеде тұрақты күйге жете алмауы мүмкін. Нәтиже - гистерезис, мұнда тура және кері сканерлеулер толық сәйкес келмейді.
Бұл Pmax, толтыру коэффициенті және кейде тіпті Voc немесе Isc бағалауы сияқты өлшенген мәндерге тікелей әсер етеді.
Ұсынылатын шешім:
Электрлік жауапты тұрақтандыру үшін баяу сызықты сканерлеуді қолданыңыз.
Баяу сканерлеуді имитациялау үшін көп жарқыл әдістерін қолданыңыз, бірақ бұл өткізу қабілетін төмендетуі мүмкін.
Қадамдық сканерлеуді қолданыңыз, әрбір кернеу нүктесінде ток тұрақтанғанша күтіп, содан кейін келесі нүктеге өтіңіз.
Гистерезис әрекетін бағалау және түзету үшін тура және кері сканерлеуді қолданыңыз.
DragonBack, Dynamic IV және кеңейтілген гистерезис түзету әдістері сияқты технологиялар практикалық салалық тәсілдердің мысалдары болып табылады.
5. Байланыс кедергісі
Байланыс кедергісі IV сынауында жиі кездесетін мәселе. Сынақ құрылғысы мен модуль терминалдары арасындағы нашар байланыс кернеудің төмендеуіне немесе ток өлшеуінің тұрақсыздығына әкелуі мүмкін. Бұл IV қисығын бұрмалап, қайталануды азайтуы мүмкін.
Ұсынылатын шешім:
Ток өткізетін және кернеуді сезетін жолдарды бөлу үшін төрт сымды өлшеуді қолданыңыз.
Қосқыштарды, зондтарды және қысқыштарды таза ұстаңыз.
Тозған немесе тотыққан сынақ контактілерін үнемі ауыстырыңыз.
Қалыпсыз қисықтар пайда болғанда қайталануды тексеріңіз.
6. Симулятордың сәулеленуін калибрлеу
Фотоэлектрлік модульдің IV өлшеуінде сәулелену дәлдігі ең маңызды факторлардың бірі болып табылады. STC 1000 Вт/м² кезінде сынауды талап етеді, бірақ практикалық сұрақ: симулятордың сынақ жазықтығында шынымен 1000 Вт/м² жететініне қалай сенімді бола аламыз?
Күн симуляторының жарық көзі уақыт өте өзгереді. Шамның қартаюы, оптикалық ластану және жүйенің дрейфі нақты сәулеленуді өзгертуі мүмкін. Сондықтан сәулеленуді үнемі калибрлеу өте маңызды.
Ұсынылатын шешім:
Калибрлеу үшін WPVS ұяшығы сияқты негізгі эталондық құрылғыны қолданыңыз.
Симуляторды эталондық құрылғымен үнемі калибрлеңіз.
WPVS ұяшығының орнындағы сәулелену мен толық сынақ жазықтығындағы орташа сәулелену арасындағы байланысты қарастырыңыз.
Егер бұл кеңістіктік байланыс ескерілмесе, 1%-дан астам қателіктер болуы мүмкін.
Өнімді қолдану
WPVS ұяшығы: сәулеленуді калибрлеуге арналған беделді эталон
Фотоэлектрлік өнеркәсіпте сәулеленуді калибрлеу әдетте калибрленген эталондық құрылғы арқылы жүзеге асырылады. WPVS ұяшығы (World Photovoltaic Scale cell) ең жиі қолданылатын негізгі эталондық құрылғылардың бірі болып табылады.
WPVS элементі - бұл күн модулінің қуатын өлшеу жабдығын калибрлеу үшін қолданылатын жоғары дәлдікті стандартты күн элементі. Оның негізгі функциясы - әртүрлі зертханалар мен өндірістік желілердің өлшеу нәтижелерін салыстыруға мүмкіндік беретін жаһандық біркелкі эталонды қамтамасыз ету.
WPVS элементі қалай калибрленеді
Күн симуляторының сәулеленуінің шынымен 1000 Вт/м² екенін анықтау үшін WPVS элементінің өзі алдымен халықаралық деңгейде танылған метрология институтында калибрленуі керек.
Калибрлеу кезінде институт WPVS элементінің қысқа тұйықталу тогын стандартты жағдайларда өлшейді: AM1.5G спектрі және 1000 Вт/м² сәулелену. Бұл өлшенген мән кейінірек күн симуляторын калибрлеу үшін қолданылатын эталондық мәнге айналады.
Қазіргі уақытта бастапқы эталондық құрылғыларды калибрлеуге қабілетті халықаралық деңгейде танылған институттарға негізінен мыналар жатады:
NREL, Ұлттық жаңартылатын энергия зертханасы, АҚШ
PTB, Физикалық-техникалық федералдық мекеме, Германия
AIST, Ұлттық өнеркәсіптік ғылым және технологиялар институты, Жапония
JRC, Бірлескен зерттеу орталығы, Еуропалық Одақ
Олардың калибрлеу нәтижелері халықаралық күн энергетикасы саласында кеңінен қабылданады және көбінесе күн модулінің қуатын өлшеудің алтын стандарты ретінде қарастырылады.
Нақды IV сынау қажет болатын жерлер
Нақды IV қисығын сынау күн энергетикасына қатысты көптеген сценарийлерде маңызды:
Күн модульдерінің өндірістік желілері: соңғы қуатты өлшеу, сұрыптау және таңбалау үшін.
Күн зертханалары: сертификаттау, зерттеу және өнімді тексеру үшін.
Сапаны тексеру: модуль өнімділігінің сатып алу сипаттамаларына сәйкес келетінін тексеру үшін.
Жаңа технологияларды бағалау: PERC, TOPCon, HJT, IBC, shingled немесе жұқа қабықшалы модульдердің әрекетін салыстыру үшін.
Зауыттық процесті бақылау: дәнекерлеу ақауларын, сәйкессіздікті, қалыптан тыс кедергіні немесе модуль шығысының тұрақсыздығын анықтау үшін.
Қысқаша айтқанда, IV қисығын өлшеу тек өндіріс соңындағы сынақ емес. Ол сонымен қатар материал сапасын, ұяшық сәйкестігін, өзара байланыс процесін, ламинация тұрақтылығын және жалпы өндірістік бақылауды көрсететін диагностикалық құрал болып табылады.
Сатып алуға хабарласыңыз
IV қисығын сынаудан бұрын практикалық тексеру тізімі
Кәсіби IV қисығын сынауды бастамас бұрын, келесі тармақтарды растау пайдалы:
Күн симуляторы жақында калибрленген.
Эталондық құрылғы калибрлеу жарамдылық мерзімі ішінде.
Жарық біркелкілігі, спектрі және уақыт тұрақтылығы қажетті класқа сәйкес келеді.
Модуль температурасы өлшенеді және жазылады.
Сынақ құрылғысының төмен және тұрақты контакт кедергісі бар.
Сканерлеу жылдамдығы сыналатын модуль технологиясына сәйкес келеді.
Қажет болғанда IEC 60891 және IEC 60904-7 бойынша түзету әдістері қолданылады.
Қалыпты емес IV қисықтары автоматты түрде қабылданбай, қайта қаралады.
Сенімді IV қисығы бір ғана аспап көрсеткіші емес, толық өлшеу жүйесінің нәтижесі болып табылады. Жақсы аппараттық қамтамасыз ету, дұрыс стандарттар, мұқият калибрлеу және тұрақты жұмыс процедуралары маңызды.
Ooitech көзқарасы
Күн панельдерін өндіру желілерімен тығыз жұмыс істейтін жабдық жеткізушісі ретінде біз IV қисығының дәлдігін тек зертханалық мәселе емес, зауыт деңгейіндегі сапаны бақылау мәселесі ретінде қарастырамыз. Қазіргі заманғы жоғары тиімді модульдер үшін, әсіресе TOPCon, HJT және басқа да сыйымдылыққа сезімтал технологиялар үшін симулятор класын, сканерлеу стратегиясын және калибрлеу тәртібін таңдау қуатты сұрыптауға және тұтынушылардың сеніміне тікелей әсер етуі мүмкін. Жақсы жобаланған модуль желісі IV сынауын, EL тексеруін және процестің қадағалануын оқшауланған станциялар емес, өзара байланысты сапа жүйелері ретінде қарастыруы керек. Жаңа қуатты жоспарлап отырған өндірушілер үшін дұрыс IV өлшеу тәжірибесіне ерте инвестиция салу көбінесе жаппай өндіріс басталғаннан кейін жүйелі қуат ауытқуын түзетуден арзанырақ.
