PV Calibration: Paano I-calibrate ang Solar Simulator
Talaan ng Nilalaman
Mabilis na sagot: Ang pagkakalibrate ng solar simulator ang dahilan kung bakit ang bawat rating ng module na ginagawa ng iyong linya ay traceable. Itinatakda ng calibration ang irradiance at spectrum ng simulator laban sa isang reference device upang ang pagsukat sa 1000 W/m2 at 25 °C ay may parehong kahulugan sa iyong linya tulad ng sa isang certification laboratory. Ang pamamaraan ay sumusunod sa IEC 60904 at nagsasangkot ng reference cell o module na may kilalang calibration, sinusukat sa ilalim ng simulator at inihahambing sa nakasaad na halaga nito. Ang mga pangunahing kinakailangan ay stable na irradiance sa buong test plane, spectrum na tumutugma sa reference, at kontroladong temperatura. Kasama sa mga tipikal na working value ang reference device na na-calibrate sa 200 W hanggang 500 W range at kasalukuyang pagsukat hanggang mga 1 A. Ang simulator na lumalabas sa calibration ay hindi bumibigay nang malakas; tahimik nitong mali ang pag-rate ng mga module, kaya ang calibration interval ay isang compliance item.
PV Module Manufacturing · ni Jerry, Ooitech
Panimula: Bakit Solar Simulator Mahalaga ang Calibration
Sa pagsubok ng photovoltaic module, ang maaasahang pagsukat ay nagsisimula sa isang bagay: isang maayos na na-calibrate na solar simulator. Kung ang output ng simulator ay hindi kontrolado nang tumpak, ang nasusukat na module power, current, at efficiency ay maaaring lumihis mula sa tunay na halaga. Sa isang merkado kung saan ang 500 W at mas mataas na power modules ay karaniwan na, kahit isang 0.5% error ay maaaring maging komersyal na makabuluhan.
Ang solar simulator ay isang device na dinisenyo upang muling likhain ang sikat ng araw sa ilalim ng kontroladong kondisyon ng laboratoryo. Malawakang ginagamit ito para sa PV module performance testing, lalo na sa ilalim ng STC, o Standard Test Conditions. Sa simpleng salita, ito ang pangunahing pinagmumulan ng liwanag sa likod ng propesyonal na PV electrical testing.
Figure 1 A+ A+ A+ solar simulator
Image source: Internet
Irradiance Calibration Sa Ilalim ng STC
Para sa karamihan ng gawain sa laboratoryo na calibration, ang unang target ay irradiance. Sa ilalim ng STC, ang simulator ay dapat i-adjust sa 1000 W/m² na may AM1.5G spectrum at cell temperature na 25°C.
Sa industriya ng PV, ang WPVS cell ay karaniwang ginagamit bilang Primary Reference Device. Ang mga kwalipikadong metrology institute tulad ng PTB o NREL ay nagbibigay ng calibrated short-circuit current, o Isc, ng WPVS cell sa ilalim ng AM1.5G at 1000 W/m² irradiance. Ang calibration value na ito ay traceable sa International System of Units, at ang uncertainty nito ay maaaring kasingbaba ng mga 0.5%.
Dahil sa traceability at stability na ito, ang WPVS cell ay madalas na ginagamit upang ilipat ang isang low-uncertainty calibration value sa mga secondary reference device.
Gayunpaman, ang module-level solar simulator calibration ay hindi lamang tungkol sa pagtatakda ng isang numero sa software. Ang test area ay malaki, madalas na mga 2.6 m × 1.5 m o kahit 3 m × 2 m. Bago ang final irradiance adjustment, ang irradiance distribution sa buong test plane ay dapat sukatin punto por punto. Ayon sa IEC 60904-9, ang non-uniformity test area ay dapat sumaklaw ng hindi bababa sa 80% ng simulator test area. Pagkatapos nito, ang average irradiance ng buong test plane ay maaaring kalkulahin at gamitin bilang batayan para sa calibration.
Figure 2 WPVS cell
Image source: Internet
WPVS Reference Cell Monitoring: Mahalaga ang Maliliit na Position Errors
Sa panahon ng calibration, ang WPVS cell ay karaniwang inilalagay sa reference cell position upang subaybayan ang real-time irradiance sa panahon ng operasyon ng simulator. Ang current signal mula sa WPVS cell ay kino-convert sa voltage signal sa pamamagitan ng amplifier o resistor, at pagkatapos ay binabasa ng simulator system.
Ang calibration ay nakumpleto sa pamamagitan ng pag-adjust ng kaugnay na software parameter. Halimbawa, ang ilang Halm simulators ay gumagamit ng calibration value setting, habang ang ilang Pasan systems ay gumagamit ng sensitivity settings. Sa ilang mga sistema, ang relasyon sa pagitan ng current at sensitivity ay direktang ibinibigay bilang conversion formula.
Ngunit may isang detalyeng madaling hindi napapansin: ang reference cell ay madalas na inilalagay sa labas ng pangunahing test area. Ang irradiance sa posisyon na iyon ay maaaring mas mababa kaysa sa average irradiance sa module test plane. Kung ang metrology value ay direktang ginamit nang walang compensation, ang aktwal na irradiance sa module test area ay maaaring maging masyadong mataas, na makakaapekto sa nasusukat na power.
Kahit na ang reference cell ay inilagay sa loob ng test area, ang isyu ay hindi ganap na nawawala. Para sa isang A+ class simulator na may non-uniformity na mas mababa sa 1%, ang reference cell ay madalas na nakaposisyon malapit sa gilid ng test zone. Maaari pa rin itong magpasok ng deviation na mga 0.5% hanggang 1%. Sa PV testing, hindi ito maliit na numero.
Ang temperatura ng reference cell ay kailangan ding kontrolin malapit sa 25°C. Bagaman ang temperature coefficient ng Isc ay karaniwang medyo maliit, ang pagbabago ng temperatura ay nag-aambag pa rin sa measurement uncertainty. Kung precision ang target, ang impluwensya ng temperatura ay dapat bawasan hangga't maaari.
Figure 3 Solar simulator test area at reference cell position
Calibration sa Iba't Ibang Irradiance Levels
Ang mga WPVS cell ay hindi lamang stable; nag-aalok din sila ng magandang linearity. Ginagawa silang kapaki-pakinabang para sa pagkakalibrate ng simulator irradiance sa iba't ibang antas ng light intensity. Halimbawa, kung ang target irradiance ay 200 W/m², ang calibrated Isc value sa 1000 W/m² ay maaaring i-multiply sa 0.2 upang makuha ang inaasahang reference current.
Para sa xenon-lamp solar simulators, ang malalaking pagbabago sa irradiance ay madalas na nakakamit sa iba't ibang filters. Pagkatapos baguhin ang filters, inirerekomenda na muling sukatin ang irradiance non-uniformity, dahil ang optical distribution ay maaaring magbago kasabay ng intensity.
Spectral Calibration: Xenon at LED Simulators
Para sa xenon solar simulators, ang spectrum ay pangunahing tinutukoy ng lamp source at optical filters. Sa karamihan ng mga laboratoryo, ang spectrum ay hindi malayang mai-adjust. Samakatuwid, ang tamang paraan ay gumamit ng calibrated spectrometer upang sukatin ang spectrum sa ilang posisyon sa test area. Ayon sa IEC 60904-4, hindi bababa sa apat na measurement points ang kinakailangan.
Ang susi ay hindi ang gawing perpekto ang spectrum sa isang lokasyon lamang, kundi kumpirmahin na ang simulator ay nakakatugon sa kinakailangang spectral class sa kaugnay na test area.
Figure 4 Spectral measurement positions
Ang mga LED-based solar simulator ay mas flexible. Ang kanilang spectral distribution ay karaniwang maaaring i-adjust sa pamamagitan ng software, na ginagawang mas madali upang matugunan ang A+ spectral requirements sa IEC 60904-9. Gayunpaman, ang spectral deviation, na madalas na tinatalakay sa pamamagitan ng SPD-related evaluation, ay dapat panatilihing kasing baba hangga't maaari.
Isang praktikal na alalahanin ay ang mga LED simulator ay karaniwang binubuo mula sa maraming LED circuit boards. Ito ay maaaring humantong sa kapansin-pansing spectral non-uniformity sa buong test plane. Dahil dito, mas mabuti na magsukat ng mas maraming puntos sa halip na umasa lamang sa minimum requirement.
Isa pang mahalagang punto: ang mga LED simulator ay maaaring makamit ang malalaking pagbabago sa irradiance nang walang filters, ngunit ang kanilang spectrum ay maaari pa ring magbago sa iba't ibang antas ng irradiance. Sa tuwing ang irradiance setting ay nagbabago nang malaki, ang spectrum ay dapat suriin muli sa halip na ipagpalagay na ito ay mananatiling hindi nagbabago.
Buod: Ang Calibration ay ang Pundasyon ng PV Measurement
Ang solar simulator calibration ay isa sa mga pundasyon ng tumpak na PV module testing. Sa laboratoryo, ang pangunahing layunin ay makamit ang tumpak na pagsukat at pagkatapos ay ilipat ang mataas na kalidad na calibration values sa mga secondary reference devices.
Sa mga production lines, ang calibration strategy ay maaaring iba dahil ang bilis, repeatability, equipment stability, at factory process control ay nagiging bahagi ng measurement system. Ngunit ang pangunahing prinsipyo ay nananatiling pareho: ang light source ay dapat kontrolin, i-verify, at maunawaan.
Ang parehong irradiance calibration at spectral measurement ay nangangailangan ng maingat na trabaho. Ang posisyon ng reference cell, test-area non-uniformity, mga pagbabago sa filter, LED spectral distribution, at temperature control ay maaaring lahat makaimpluwensya sa huling resulta ng power. Sa PV testing, ang maliliit na error ay hindi nananatiling maliit nang matagal.
Pananaw ng Ooitech
Bilang isang equipment supplier na nagtatrabaho sa mga solar module production lines, tinitingnan ng Ooitech ang solar simulator calibration hindi bilang isang one-time setting, kundi bilang bahagi ng buong factory quality-control system. Para sa high-throughput module manufacturing, ang IV tester at solar simulator ay dapat na itugma sa malinaw na calibration routines, matatag na reference devices, at praktikal na operator training; kung hindi, ang laboratory accuracy ay maaaring hindi mag-translate sa production-line repeatability. Ang tunay na hamon ay balansehin ang precision sa pang-araw-araw na manufacturing efficiency, lalo na kapag ang mga advanced na module technologies at mas mataas na power ratings ay ginagawang mas nakikita ang maliliit na measurement deviations.
