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测量环境对太阳光模拟器的影响

2014-7-8 15:28| 发布者: echo| 查看: 34063| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 太阳模拟器要求 测量组件的太阳模拟器的基本要求是: 光辐照度在800—1200W/m2内连续可调; 在有效辐照面积内的辐照不均匀度≤±2; 辐照不稳定度≤±1; A级光谱分布。 检验辐照不均匀度的方法是,在测 ...
太阳模拟器要求

       测量组件的太阳模拟器的基本要求是:
  •        光辐照度在800—1200W/m2内连续可调;
  •        在有效辐照面积内的辐照不均匀度≤±2;
  •        辐照不稳定度≤±1;
  •        A级光谱分布。
  •        检验辐照不均匀度的方法是,在测量区域内:


       其中Emax 代表该区域内最大辐照度,Emin代表该区域内最小辐照度。检验辐照不稳定度的方法相同,仅仅是要固定在一个点上在规定的时间间隔内测量。

       太阳模拟器光辐照度的不均匀性,在组件I-V特性曲线异常中的影响是明显的,也可能产生比较大的测量误差。例如,在一个A级太阳模拟器下测量某个组件,一些输出功率低的太阳电池处于比较高的辐照度下,另一些输出功率高的太阳电池处于比较低的辐照度下;而在另一个A级太阳模拟器下测量恰好相反,就可能产生最大8%的短路电流测量值的差别。这个问题可以通过对称测量的方法发现并消除。

测量环境的影响

       太阳电池的I—V特性与温度相关,所以,要达到太阳电池25℃测试条件的要求,就必须保证环境温度为25℃,并且被测量组件需要长时间置放在恒温环境中以保证太阳电池的温度达到25℃。生产中使用的温度测量系统,准确度为±1℃。如果使用功率校准的方法,由此而产生的峰值功率测量系统误差为:
±2×1℃×0.45%/℃ = ±0.9%

       如果使用短路电流校准方法,由此产生的短路电流测量系统误差为:
±2×1℃×0.06%/℃ = ±0.12%

       上述得到的误差,是假设测试过程中被测量组件在恒温测试室放置了足够的时间,从而被测组件的温度与恒温实验室温度相同。实际上,由于恒温实验室本身温度的不均匀性和实际生产中太阳电池组件无法在恒温实验室内放置足够的时间,测量环境温度所引入的测量误差要远大于上述的理论计算,并且是不稳定的。这些干扰因素在许多个单次测量过程中会显示出来,所以可以通过数据统计方法作为随机误差处理。

       环境杂散光的影响。室内照度500LUX的条件下测量125电池片制作的太阳电池组件,其短路电流大约为5mA,其影响大约是标准辐照度下太阳电池组件短路电流的0.1%,而且这个影响同时被参考太阳电池记录并计算到总辐照度内,所以室内测量太阳电池组件,可以忽略杂散光的影响,也就是不用在黑暗条件下测量。

       某些情况下,环境反射光的影响是不可以忽略的,例如直射式太阳模拟器测量。下图是直射式太阳模拟器水平摆放测量的示意图。

       地面的反射是不可避免的。为了减少反射,往往在地面和四周的墙壁做减反射处理。清洁程度一般的水泥地面反射系数为15%;在水泥地面上刷黑色油漆的反射系数可以达到8%;黑色天鹅绒的反射系数是0.1%——10%,根据绒的状态变化;黑布的反射系数是4%。

       反射光的影响之一是造成组件表面明显的辐照度不均匀,组件靠近反射物体一侧的太阳电池将接收更多的辐射能量。如果参考太阳电池位于相同一侧,则参考太阳电池得到的辐照度要大于组件所接受的平均辐照度;如果参考太阳电池位于另一侧,则相反。这样,太阳电池组件就不是在近似标准的光辐照度下被测量,而且往往引起I-V特性曲线产生台阶。

       反射光的另一个影响是使光谱发生了改变,如同散射太阳模拟器一样。在相同的辐照度下,光谱的改变相当于光子密度的变化,而且改变了太阳电池内部对光子的吸收的位置。这些改变,将引起太阳电池曲线因子的轻微改变。
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