Pengenalan: Mengapa Penentukuran Simulator Solar Penting

Dalam ujian modul fotovoltaik, pengukuran yang boleh dipercayai bermula dengan satu perkara: simulator solar yang ditentukur dengan betul. Jika output simulator tidak dikawal dengan tepat, kuasa, arus, dan kecekapan modul yang diukur semuanya boleh menyimpang daripada nilai sebenar. Dalam pasaran di mana modul 500 W dan kuasa lebih tinggi sudah biasa, ralat 0.5% pun boleh menjadi signifikan secara komersial.

Simulator solar adalah peranti yang direka untuk menghasilkan semula cahaya matahari dalam keadaan makmal terkawal. Ia digunakan secara meluas untuk ujian prestasi modul PV, terutamanya di bawah STC, atau Keadaan Ujian Standard. Secara ringkas, ia adalah sumber cahaya utama di sebalik ujian elektrik PV profesional.

Rajah 1 Simulator solar A+ A+ A+

Sumber imej: Internet

Penentukuran Penyinaran di Bawah STC

Untuk kebanyakan kerja penentukuran makmal, sasaran pertama adalah penyinaran. Di bawah STC, simulator harus dilaraskan kepada 1000 W/m² dengan spektrum AM1.5G dan suhu sel 25°C.

Dalam industri PV, sel WPVS biasanya digunakan sebagai Peranti Rujukan Utama. Institut metrologi bertauliah seperti PTB atau NREL menyediakan arus litar pintas yang ditentukur, atau Isc, bagi sel WPVS di bawah AM1.5G dan penyinaran 1000 W/m². Nilai penentukuran ini boleh dikesan kepada Sistem Unit Antarabangsa, dan ketidakpastiannya boleh serendah sekitar 0.5%.

Disebabkan kebolehkesanan dan kestabilan ini, sel WPVS sering digunakan untuk memindahkan nilai penentukuran berketidakpastian rendah kepada peranti rujukan sekunder.

Walau bagaimanapun, penentukuran simulator solar pada peringkat modul bukan sekadar menetapkan satu nombor dalam perisian. Kawasan ujian adalah besar, selalunya sekitar 2.6 m × 1.5 m atau bahkan 3 m × 2 m. Sebelum pelarasan penyinaran akhir, taburan penyinaran merentasi satah ujian harus diukur titik demi titik. Menurut IEC 60904-9, kawasan ujian ketidakseragaman harus meliputi sekurang-kurangnya 80% daripada kawasan ujian simulator. Selepas itu, purata penyinaran seluruh satah ujian boleh dikira dan digunakan sebagai asas untuk penentukuran.

Rajah 2 Sel WPVS

Sumber imej: Internet

Pemantauan Sel Rujukan WPVS: Ralat Kedudukan Kecil Penting

Semasa penentukuran, sel WPVS biasanya diletakkan di kedudukan sel rujukan untuk memantau penyinaran masa nyata semasa operasi simulator. Isyarat arus daripada sel WPVS ditukar kepada isyarat voltan melalui penguat atau perintang, kemudian dibaca oleh sistem simulator.

Penentukuran diselesaikan dengan melaraskan parameter perisian yang berkaitan. Sebagai contoh, sesetengah simulator Halm menggunakan tetapan nilai penentukuran, manakala sesetengah sistem Pasan menggunakan tetapan kepekaan. Dalam sistem tertentu, hubungan antara arus dan kepekaan disediakan terus sebagai formula penukaran.

Tetapi ada butiran yang mudah terlepas pandang: sel rujukan sering diletakkan di luar kawasan ujian utama. Penyinaran di kedudukan itu mungkin lebih rendah daripada purata penyinaran di atas satah ujian modul. Jika nilai metrologi digunakan secara langsung tanpa pampasan, penyinaran sebenar di kawasan ujian modul mungkin menjadi terlalu tinggi, yang akan menjejaskan kuasa yang diukur.

Walaupun sel rujukan diletakkan di dalam kawasan ujian, isu itu tidak hilang sepenuhnya. Untuk simulator kelas A+ dengan ketidakseragaman di bawah 1%, sel rujukan sering diletakkan berhampiran tepi zon ujian. Ini masih boleh menyebabkan sisihan kira-kira 0.5% hingga 1%. Dalam ujian PV, ini bukan angka yang kecil.

Suhu sel rujukan juga perlu dikawal hampir dengan 25°C. Walaupun pekali suhu Isc biasanya agak kecil, turun naik suhu masih menyumbang kepada ketidakpastian pengukuran. Jika ketepatan adalah sasaran, pengaruh suhu harus dikurangkan sebanyak mungkin.

Rajah 3 Kawasan ujian simulator suria dan kedudukan sel rujukan

Penentukuran pada Tahap Penyinaran Berbeza

Sel WPVS bukan sahaja stabil; ia juga menawarkan kelinearan yang baik. Ini menjadikannya berguna untuk menentukur penyinaran simulator pada tahap keamatan cahaya yang berbeza. Sebagai contoh, jika sasaran penyinaran ialah 200 W/m², nilai Isc yang ditentukur pada 1000 W/m² boleh didarab dengan 0.2 untuk mendapatkan arus rujukan yang dijangkakan.

Untuk simulator suria lampu xenon, perubahan penyinaran yang besar sering dicapai dengan penapis yang berbeza. Selepas menukar penapis, adalah disyorkan untuk mengukur semula ketidakseragaman penyinaran, kerana taburan optik mungkin berubah bersama dengan keamatan.

Penentukuran Spektrum: Simulator Xenon dan LED

Untuk simulator suria xenon, spektrum terutamanya ditentukan oleh sumber lampu dan penapis optik. Di kebanyakan makmal, spektrum tidak boleh dilaraskan secara bebas. Oleh itu, kaedah yang betul adalah menggunakan spektrometer yang ditentukur untuk mengukur spektrum di beberapa kedudukan dalam kawasan ujian. Menurut IEC 60904-4, sekurang-kurangnya empat titik pengukuran diperlukan.

Kuncinya bukan untuk menjadikan spektrum kelihatan sempurna hanya di satu lokasi, tetapi untuk mengesahkan bahawa simulator memenuhi kelas spektrum yang diperlukan di kawasan ujian yang berkaitan.

Rajah 4 Kedudukan pengukuran spektrum

Simulator suria berasaskan LED lebih fleksibel. Taburan spektrumnya biasanya boleh dilaraskan melalui perisian, menjadikannya lebih mudah untuk memenuhi keperluan spektrum A+ dalam IEC 60904-9. Namun, sisihan spektrum, yang sering dibincangkan melalui penilaian berkaitan SPD, harus dikekalkan serendah mungkin.

Satu kebimbangan praktikal ialah simulator LED biasanya dibina daripada pelbagai papan litar LED. Ini boleh menyebabkan ketidakseragaman spektrum yang ketara merentasi satah ujian. Atas sebab ini, adalah lebih baik untuk mengukur lebih banyak titik daripada hanya bergantung pada keperluan minimum.

Satu lagi perkara penting: simulator LED boleh mencapai perubahan penyinaran yang besar tanpa penapis, tetapi spektrumnya mungkin masih berubah pada tahap penyinaran yang berbeza. Setiap kali tetapan penyinaran berubah dengan ketara, spektrum harus diperiksa semula dan bukannya dianggap tidak berubah.

Ringkasan: Penentukuran Adalah Asas Pengukuran PV

Penentukuran simulator solar adalah salah satu asas ujian modul PV yang tepat. Di makmal, tujuan utama adalah untuk mencapai pengukuran yang tepat dan kemudian memindahkan nilai penentukuran berkualiti tinggi ke peranti rujukan sekunder.

Di barisan pengeluaran, strategi penentukuran boleh berbeza kerana kelajuan, kebolehulangan, kestabilan peralatan, dan kawalan proses kilang semuanya menjadi sebahagian daripada sistem pengukuran. Tetapi prinsip teras tetap sama: sumber cahaya mesti dikawal, disahkan, dan difahami.

Kedua-dua penentukuran penyinaran dan pengukuran spektrum memerlukan kerja yang teliti. Kedudukan sel rujukan, ketidakseragaman kawasan ujian, perubahan penapis, taburan spektrum LED, dan kawalan suhu semuanya boleh mempengaruhi hasil kuasa akhir. Dalam ujian PV, kesilapan kecil tidak kekal kecil untuk jangka masa yang lama.

Pandangan Ooitech

Sebagai pembekal peralatan yang bekerja dengan barisan pengeluaran modul solar, Ooitech melihat penentukuran simulator solar bukan sebagai tetapan sekali sahaja, tetapi sebagai sebahagian daripada keseluruhan sistem kawalan kualiti kilang. Untuk pembuatan modul berdaya tinggi, penguji IV dan simulator solar mesti dipadankan dengan rutin penentukuran yang jelas, peranti rujukan yang stabil, dan latihan pengendali yang praktikal; jika tidak, ketepatan makmal mungkin tidak diterjemahkan ke dalam kebolehulangan barisan pengeluaran. Cabaran sebenar adalah untuk mengimbangi ketepatan dengan kecekapan pembuatan harian, terutamanya apabila teknologi modul termaju dan penarafan kuasa yang lebih tinggi menjadikan sisihan pengukuran kecil lebih ketara.