Кіріспе: Неліктен күн симуляторын калибрлеу маңызды

Фотоэлектрлік модульдерді сынауда сенімді өлшеу бір нәрседен басталады: дұрыс калибрленген күн симуляторы. Егер симулятор шығысы дәл бақыланбаса, өлшенген модуль қуаты, ток және тиімділік нақты мәннен ауытқуы мүмкін. 500 Вт және одан жоғары қуатты модульдер қалыпты болып табылатын нарықта тіпті 0.5% қателік коммерциялық маңызды болуы мүмкін.

Күн симуляторы - бақыланатын зертханалық жағдайларда күн сәулесін қайта шығаруға арналған құрылғы. Ол PV модульдерінің өнімділігін сынау үшін, әсіресе STC (стандартты сынау жағдайлары) кезінде кеңінен қолданылады. Қарапайым сөзбен айтқанда, бұл кәсіби PV электрлік сынауының негізгі жарық көзі.

1-сурет A+ A+ A+ күн симуляторы

Сурет көзі: Интернет

STC бойынша сәулеленуді калибрлеу

Көптеген зертханалық калибрлеу жұмыстары үшін бірінші мақсат - сәулелену. STC бойынша симулятор 1000 Вт/м² AM1.5G спектрімен және 25°C элемент температурасымен реттелуі керек.

PV саласында WPVS элементі әдетте Негізгі эталондық құрылғыретінде қолданылады. PTB немесе NREL сияқты білікті метрология институттары WPVS элементінің AM1.5G және 1000 Вт/м² сәулелену кезіндегі калибрленген қысқа тұйықталу тогын (Isc) қамтамасыз етеді. Бұл калибрлеу мәні Халықаралық бірліктер жүйесіне байланысты және оның белгісіздігі шамамен 0.5% дейін төмен болуы мүмкін.

Осы қадағалану мен тұрақтылықтың арқасында WPVS элементі төмен белгісіздікпен калибрлеу мәнін екінші деңгейлі эталондық құрылғыларға беру үшін жиі қолданылады.

Дегенмен, модуль деңгейіндегі күн симуляторын калибрлеу бағдарламалық қамтамасыз етуде бір ғана санды орнатумен шектелмейді. Сынақ аймағы үлкен, көбінесе шамамен 2.6 м × 1.5 м немесе тіпті 3 м × 2 мболып келеді. Соңғы сәулелену қарқындылығын реттеу алдында сынақ жазықтығы бойынша сәулелену таралуын нүктелік өлшеу қажет. IEC 60904-9 стандартына сәйкес, біркелкі емес сынақ аймағы симулятордың сынақ аймағының кемінде 80% қамтуы керек. Осыдан кейін бүкіл сынақ жазықтығының орташа сәулеленуін есептеп, калибрлеу үшін негіз ретінде пайдалануға болады.

2-сурет WPVS элементі

Сурет көзі: Интернет

WPVS эталондық элементін бақылау: Кішігірім позиция қателері маңызды

Калибрлеу кезінде WPVS элементі әдетте эталондық элемент орнына орналастырылады, осылайша симулятор жұмысы кезінде нақты уақыттағы сәулеленуді бақылайды. WPVS элементінің ток сигналы күшейткіш немесе резистор арқылы кернеу сигналына түрлендіріледі, содан кейін симулятор жүйесімен оқылады.

Калибрлеу тиісті бағдарламалық параметрді реттеу арқылы аяқталады. Мысалы, кейбір Halm симуляторлары калибрлеу мәнін орнатуды пайдаланады, ал кейбір Pasan жүйелері сезімталдық параметрлерін пайдаланады. Кейбір жүйелерде ток пен сезімталдық арасындағы байланыс тікелей түрлендіру формуласы ретінде беріледі.

Бірақ оңай назардан тыс қалатын бір мәлімет бар: эталондық элемент көбінесе негізгі сынақ аймағынан тыс орналастырылады. Бұл позициядағы сәулелену модульдің сынақ жазықтығындағы орташа сәулеленуден төмен болуы мүмкін. Егер метрологиялық мән өтеусіз тікелей пайдаланылса, модульді сынау аймағындағы нақты сәулелену тым жоғары болып кетуі мүмкін, бұл өлшенетін қуатқа әсер етеді.

Эталондық элемент сынақ аймағының ішіне орналастырылса да, мәселе толығымен жойылмайды. Біркелкі еместігі 1% төмен A+ класындағы симулятор үшін эталондық элемент көбінесе сынақ аймағының шетіне жақын орналастырылады. Бұл әлі де шамамен 0.5% - 1% ауытқуға әкелуі мүмкін. PV сынауында бұл аз сан емес.

Эталондық элементтің температурасын да 25°Cмәніне жақын бақылау қажет. Isc температуралық коэффициенті әдетте салыстырмалы түрде аз болса да, температураның ауытқуы өлшеу белгісіздігіне әсер етеді. Егер дәлдік мақсат болса, температура әсерін мүмкіндігінше азайту керек.

3-сурет Күн симуляторының сынақ аймағы және эталондық элементтің орны

Әртүрлі сәулелену деңгейлерінде калибрлеу

WPVS элементтері тек тұрақты емес; олар сондай-ақ жақсы сызықтылықты ұсынады. Бұл оларды әртүрлі жарық қарқындылығы деңгейлерінде симулятор сәулеленуін калибрлеу үшін пайдалы етеді. Мысалы, егер мақсатты сәулелену 200 Вт/м²болса, 1000 Вт/м² кезіндегі калибрленген Isc мәнін 0,2-ге көбейту арқылы күтілетін эталондық токты алуға болады.

Ксенонды шамды күн симуляторлары үшін үлкен сәулелену өзгерістеріне жиі әртүрлі сүзгілер арқылы қол жеткізіледі. Сүзгілерді ауыстырғаннан кейін сәулеленудің біркелкі еместігін қайта өлшеу ұсынылады, себебі оптикалық таралу қарқындылықпен бірге өзгеруі мүмкін.

Спектрлік калибрлеу: Ксенонды және LED симуляторлар

Ксенонды күн симуляторлары үшін спектр негізінен шам көзі мен оптикалық сүзгілермен анықталады. Көптеген зертханаларда спектрді еркін реттеу мүмкін емес. Сондықтан дұрыс әдіс - сынақ аймағындағы бірнеше нүктеде спектрді өлшеу үшін калибрленген спектрометрді пайдалану. IEC 60904-4 сәйкес кемінде төрт өлшеу нүктесі қажет.

Негізгі мәселе спектрді тек бір жерде тамаша етіп көрсету емес, симулятордың тиісті сынақ аймағында қажетті спектрлік класқа сәйкес келетінін растау.

4-сурет Спектрлік өлшеу позициялары

LED негізіндегі күн симуляторлары икемдірек. Олардың спектрлік таралуын әдетте бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы реттеуге болады, бұл IEC 60904-9 стандартындағы A+ спектрлік талаптарын орындауды жеңілдетеді. Дегенмен, SPD-ге қатысты бағалау арқылы жиі талқыланатын спектрлік ауытқу мүмкіндігінше төмен болуы керек.

Практикалық мәселелердің бірі - LED симуляторлары әдетте бірнеше LED баспа платаларынан жасалады. Бұл сынақ жазықтығында байқалатын спектрлік біркелкі еместікке әкелуі мүмкін. Осы себепті, ең төменгі талапқа сүйенбей, көбірек нүктелерді өлшеген дұрыс.

Тағы бір маңызды мәселе: LED симуляторлары сүзгілерсіз үлкен сәулелену өзгерістеріне қол жеткізе алады, бірақ олардың спектрі әртүрлі сәулелену деңгейлерінде өзгеруі мүмкін. Сәулелену параметрі айтарлықтай өзгерген сайын, спектр өзгеріссіз қалады деп болжамай, қайта тексерілуі керек.

Қорытынды: Калибрлеу - Фотоэлектрлік Өлшеудің Негізі

Күн симуляторын калибрлеу дәл PV модульдерін сынаудың негіздерінің бірі болып табылады. Зертханада негізгі мақсат - дәл өлшеуге қол жеткізу, содан кейін жоғары сапалы калибрлеу мәндерін қайталама эталондық құрылғыларға беру.

Өндірістік желілерде калибрлеу стратегиясы әртүрлі болуы мүмкін, себебі жылдамдық, қайталанушылық, жабдықтың тұрақтылығы және зауыттық процесті басқарудың бәрі өлшеу жүйесінің бөлігіне айналады. Бірақ негізгі принцип өзгеріссіз қалады: жарық көзін бақылау, тексеру және түсіну қажет.

Радиациялық калибрлеу де, спектрлік өлшеу де мұқият жұмысты қажет етеді. Эталондық элементтің орны, сынақ аймағының біркелкі еместігі, сүзгілердің ауысуы, ЖШД спектрлік таралуы және температураны бақылау түпкілікті қуат нәтижесіне әсер етуі мүмкін. Күн панельдерін сынауда кішігірім қателіктер ұзақ уақыт бойы кіші болып қалмайды.

Ooitech көзқарасы

Күн модульдерін өндіру желілерімен жұмыс істейтін жабдық жеткізушісі ретінде Ooitech күн симуляторын калибрлеуді бір реттік параметр ретінде емес, бүкіл зауыттың сапаны бақылау жүйесінің бөлігі ретінде қарастырады. Жоғары өнімді модульдерді өндіру үшін IV сынақ құрылғысы мен күн симуляторы нақты калибрлеу процедураларымен, тұрақты эталондық құрылғылармен және практикалық операторларды оқытумен үйлесуі керек; әйтпесе зертханалық дәлдік өндірістік желінің қайталанушылығына ауыспауы мүмкін. Нақты қиындық - дәлдікті күнделікті өндіріс тиімділігімен теңестіру, әсіресе озық модуль технологиялары мен жоғары қуат рейтингтері кішігірім өлшеу ауытқуларын айқынырақ еткенде.