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光子学技术:光伏电池的校准【图文】

导读: 所有的光伏(PV)电池都能将光能转变为电能,但其转换效率却有明显的高低之分。如何校准PV电池呢?下文将为您揭晓。

  光伏电池的基本功能是将外部输入的光能(由辐照度W/m2表示)转变为用途更为广泛的电能,当然这过程中会有一定的损失。为了衡量电池的光电转换能力,我们将输入和输出量以比值的形式表示出来,这就是我们通常所说的转换效率(PCE),它是光伏电池最为关键的指标之一。这一参数的确定需要在极为标准的环境下进行,需要控制的参数包括精确度、辐照度、电池温度等等。

  辐照度测量

  辐照度一般是通过照度传感器进行测量,亦可在模拟环境中使用太阳能参比电池来测量。参比电池是经过美国材料试验协会(ASTM)和/或国际电工会员会标准校准过的标准电池。校准服务可在一些实验室用进行,包括Newport公司的技术应用中心(TAC)光伏实验室;国家再生能源实验室(NREL)器件性能组;圣地亚光伏系统评估实验室(PSEL);夫琅禾费太阳能研究所(ISE)等等。

 

图1.  Newport/Oriel 2cm x 2cm 太阳能参比电池外观

  校准的标准环境为室温25℃、模拟太阳光强度1000 W/m2。Newport的TAC-PV实验室经过ISO-17025和A2LA标准认证。我们使用太阳光模拟器来模拟日光,光源采用了氙弧灯灯泡。获得精确校准所要面临的挑战之一是要在各种不同材料和尺寸的光伏材料下采用完全相同的标准环境。

  典型的太阳能参比电池是一个尺寸为2cm×2cm,拥有金属外壳和石英玻璃窗口保护的小盒(见图1)。内置与数字万用表连接端口,并配备了一个温度传感器以测量实时温度。太阳能参比电池另一个重要的性能参数是短路电流。如果一般太阳能电池的短路电流在标准环境下(25℃、1000 W/m2)能达到一定的精度,那么也可以用作参比电池。因为太阳能参比电池是一种线性器件,因此能在不同温度下测量辐照度,前提是我们要知道其温度系数。

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