太陽模擬器測試非晶矽薄膜的注意點

發佈日期: 2013 年 02 月 18 日 0:00 | 作者: | 分類: 綠能知識

太陽能電池,也稱為光伏電池,是將太陽光輻射能直接轉換為電能的器件,而測量太陽能電池的效率是通過用輻射強度計測定入射太陽光的功率和測量電池在最大功率點產生的電功率的辦法來實現。使用這種方法存在的困難是被測電池的性能在很大程度上取決於太陽光光譜成分,但是光譜成分的精確程度受到季節變化、地區差異和氣候條件等各種因素的影響,加上輻射強度計刻度誤差,使測量結果難以精確和穩定。在大多生產廠家,使用模擬太陽光的室內模擬器進行太陽能電池效率的測試,室內模擬器的光強和光譜分佈是用經標準太陽光定標的標準片來校準的。

目前一些實驗室或者測試機構,經常用晶矽太陽電池作為標準件來測試非晶矽薄膜太陽電池,導致嚴重的測量誤差,從而使得很多人對非晶矽薄膜的性能產生質疑。

那麼,如何正確比較不同材料,工藝的太陽電池的好壞或者適用性呢?在此,大致描述一下太陽模擬器測試非晶矽薄膜的注意點。

為了比較和評價太陽電池,人們制定了國際標準測試條件。實用地面應用的太陽電池的國際標準測試條件為:光譜為AM1.5,輻照度為1000瓦/平方米,測試溫度為25攝氏度。(AM:Air Mass 大氣品質;太陽光在大氣層外垂直輻照時為AM0光譜;太陽光在地球表面垂直輻照時為AM1光譜;當太陽天頂角48.2度時,為AM1.5光譜)。

採用標定過的參考電池為基準,為了使這個測量方法能夠得到準確的結果,必須滿足以下兩個條件:

一、在特定的範圍內,參考電池和被測電池對不同波長的光譜回應必須一致。這個條件通常要求參考電池和被測電池是由同種半導體材料並用相似的生產工藝製成。

二、在特定範圍內,用來做比較測試的光源的光譜成分必須接近標準光源的光譜成分。目前比較常見的脈衝氙燈光源模擬器,光譜接近太陽光,但是紅外部分(800納米至1100納米)較標準AM1.5光譜而言非常豐富,失配嚴重。

非晶矽太陽電池電性能測試方法從原則到具體程式都和單晶矽、多晶矽太陽電池電性能測試相同,但必須注意以下幾點區別,否則可能導致嚴重的測量誤差。

第一、校準輻照度:應選用恰當的、專用於非晶矽太陽電池測試的非晶矽標準太陽電池來校準輻照度。如果採用單晶矽或者多晶矽太陽電池作為標準來校準輻照度,將會得到毫無意義的測試結果。當然,按照光譜失配的理論,如果所選的用的測試光源十分理想,那麼,即使用單晶矽標準太陽電池校準輻照度也能獲得正確的結果,當然,這個在一般生產或者實驗室是很難做到的。

第二、光源:用於非晶矽太陽電池電性能測試的太陽模擬器的光源應盡可能選用在300納米到800納米波長範圍內,光譜特性非常接近AM1.5太陽光譜。

第三、光譜回應:太陽電池的光譜回應就是當某一波長的光照射在電池表面上時,每一光子平均所能收集到的載流子數。由於用不同材料和工藝製造的太陽電池的光譜回應差異很大,同時考慮電池的光譜回應和光源的光譜分佈這兩個因素就能夠得到更好的測量結果;更進一步來說,多結薄膜電池中各結的電流匹配也需要對每結的光譜回應做出精確的測量。非晶矽太陽電池的光譜回應特性與所加偏置光及偏置電壓有關,在非標準條件下進行測試和換算時應注意相關條件。

非晶矽的光譜響應波長範圍為400納米到800納米,而單晶矽光譜響應波長範圍為400納米到1100納米。由於模擬器用氙燈光源的光譜在800nm到1100nm的紅外區段的光譜比標準的AM1.5的光譜更為豐富。採用單晶矽標準件標定太陽模擬器來測非晶矽太陽電池,在800納米到1100納米波段對非晶矽太陽電池電流沒有任何貢獻,但對單晶矽太陽電池的電流有著非常大的貢獻,這就會產生嚴重的失配,導致非晶矽太陽電池的電流大幅度被壓低,引起嚴重的測量誤差。

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