Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Wybrane metody pomiarów charakterystycznych parametrów półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych ze złączem p-n

Chosen methods characterization of semiconductor photovoltaic p-n junction solar cells
Wybrane metody pomiarów charakterystycznych parametrów półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych ze złączem p-n
Wybrane metody pomiarów charakterystycznych parametrów półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych ze złączem p-n
Rys. P. Korasiak

Ogniwa fotowoltaiczne PV (ang. photovoltaic) przetwarzają energię promieniowania słonecznego bezpośrednio na prąd elektryczny i jest to tzw. konwersja helioelektryczna. Zbudowane są z domieszkowanych materiałów półprzewodnikowych o przewodności typu n oraz typu p, na styku których powstaje złącze p-n. Bezpośrednio w obszarze przyzłączowym, w wyniku rekombinacji nośników większościowych, tworzy się obszar ładunku przestrzennego, tzw. bariera potencjałów (obszar zubożony), powstrzymująca proces dalszej rekombinacji.

Promieniowanie świetlne o energii większej od wartości energii przerwy energetycznej danego półprzewodnika uwalnia elektrony z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Energię kwantu promieniowania fali świetlnej E, o częstotliwości v, określa zależność:

  (1)

gdzie:

h – stała Plancka = 6,63·10–34, w [J·s].

Konwersja energii świetlnej na prąd elektryczny zachodzi w strukturze krystalicznej półprzewodnika. Złącze p-n rozdziela dodatnie i ujemne nośniki prądu, co powoduje powstanie napięcia fotowoltaicznego na kontaktach elektrycznych (elektrodach) ogniwa.

Normy oraz procedury pomiarowe

Proces charakteryzacji ogniw fotowoltaicznych polega na pomiarze charakterystyki napięciowo-prądowej U‑I jasnej, U-I ciemnej, mocy maksymalnej MPP (ang. Maximum Power Point), napięcia i prądu maksymalnego UM IM dla punktu mocy maksymalnej, współczynnika wypełnienia charakterystyki FF (ang. Fill Factor), napięcia obwodu otwartego UOC (ang. open circuit), natężenia prądu zwarcia ISC (ang. short circuit). Z otrzymanych danych pomiarowych obliczana jest sprawności konwersji η oraz inne parametry.

Czytaj też: Bezpieczeństwo w obwodach OZE >>>

Warunki pracy ogniwa podczas przeprowadzanych testów muszą być dokładnie określone i kontrolowane. Należą do nich:

  • powierzchnia całkowita lub wydzielona część powierzchni ogniwa,
  • temperatura ogniwa
  • oraz natężenie i rozkład spektralny strumienia światła oświetlającego powierzchnię badanego ogniwa.

W tym celu opracowano system badania ogniw słonecznych w warunkach odniesienia i przyjęto nazwę STC (ang. Standard Test Conditions) [1]. Warunki te są następujące:

  • natężenie strumienia świetlnego 1000 Wm–2 (jednostka 1 Sun),
  • rozkład spektrum 1,5 G (ang. Global),
  • temperatura ogniwa 25°C.

Termin Global oznacza, że promieniowanie świetlne ma spektrum widma takie, jak zmierzone na poziomie morza, padającego na płaską powierzchnię skierowaną na południe, nachyloną do płaszczyzny poziomej pod kątem 37° dla położenia słońca pod kątem 48,2° względem zenitu równikowego.
Widmo promieniowania global zawiera część składową promieniowania rozproszonego i bezpośredniego (ang. Direct). Szczegóły zawierają normy: amerykańska ASTM G 173 i europejska IEC 64904-3 [2]  [3].

Opracowane standardy mają przede wszystkim zapewnić dokładność, prostotę i powtarzalność wykonywanych pomiarów w laboratoriach badawczych, jak również na etapie produkcji w zakładach wytwórczych ogniw i modułów PV.

Literatura

  1. International Standard IEC 60904-1, Photovoltaic devices. Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics, 2006-11.
  2.  ASTM G173-03: Terrestrial Reference Spectra for Photovoltaic Performance Evaluation, „Solar Spectral Irradiance,” [Online]. Available: //rredc.nrel.gov/solar/spectra/am1.5. [Data uzyskania dostępu: 10 04 2018].
  3.  International Standard IEC 60904-3, Photovoltaic devices. Part 3: Measurement principles for terrestrial photovoltaic (PV) solar devices with reference spectral irradiance data, 2006-08. 
  4.  Luque A., Hegedus S., Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2 ed., John Wiley & Sons, 2011.
  5.  Stutenbaeumer U., Mesfin B., "Equivalent model of monocrystalline, polycrystalline and amorphous silicon solar cells," Renewable Energy, no. 18, pp. 501-512, 1999. 
  6.  International Standard IEC 60904-9, Solar simulator performance requirements, Edition 2.0, 2007-10. 
  7.  Granek F., Żdanowicz T., "Advanced system for calibration and characterization of solar cells," Opto-Electronics Review, vol. 12, no. 1, pp. 57-67, 2004. 
  8.  International Standard IEC 60904-2, Photovoltaic devices. Part 2:Requirements for reference solar cells, 2007-02. 
  9.  „Fraunhofer,” [Online]. Available: www.ise.fraunhofer.de. [Data uzyskania dostępu: 10 04 2018].
  10.  „Tektronix,” [Online]. Available: www.tek.com/keithley. [Data uzyskania dostępu: 10 04 2018].
  11.  „Sciencetech,” [Online]. Available: http://www.sciencetech-inc.com. [Data uzyskania dostępu: 10 04 2018].
  12. Radziemska E., "Dark I–U–T measurements of single crystalline silicon solar cell," Energy Conversion and Management, vol. 46, pp. 1485-1494, 2005. 
  13.  Dieter K. Schroder, Semiconductor Material and Device Characterization. Third Edition, John Wiley & Sons, 2006. 
  14.  Bissels G.M.M.W. et. al., "Theoretical review of series resistance determination methods for solar cells," Solar EnergyMaterials&SolarCells, vol. 130, pp. 605-614, 2014. 
  15.  Pyscha D., Mettea A., Glunza S.W., "A review and comparison of different methods to determine the series resistance of solar cells," Solar Energy Materials & Solar Cells, vol. 91, pp. 1698-1706, 2007. 
  16.  Fong K.C., McIntosh K.R., Blakers A.W., "Accurate series resistance measurement of solar cells," Progress In Photovoltaics: Research And Applications, vol. 21, pp. 490-499, 2013.
  17.  Korasiak P., „Sprawność konwersji promieniowania słonecznego na energię elektryczną współczesnych ogniw i modułów fotowoltaicznych,” Przegląd Elektrotechniczny, nr 7, pp. 122-127, 2017.

W artykule:

• Normy oraz procedury pomiarowe
• Modele ogniwa fotowoltaicznego
• Opis stanowiska do pomiaru jasnych charakterystyk U-I
• Pomiary jasnych charakterystyk U-I
• Wyznaczanie ciemnych charakterystyk oraz rezystancji szeregowej ogniwa

streszczenie

W artykule przedstawiono wybrane metody pomiarów parametrów elektrycznych półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych. Omówiono w skrócie budowę ogniwa, zjawisko konwersji promieniowania słonecznego na prąd elektryczny, przedstawiono obwód zastępczy oraz charakterystyki napięciowo-prądowe U-I. Omówiono układ stanowiska pomiarowego oraz wybrane metody pomiarów charakterystyk jasnych, ciemnych i rezystancji szeregowej. Celem artykułu jest przybliżenie zagadnienia metodyki pomiarów wybranych cech charakterystycznych półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych ze złączem p-n.



abstract

This paper presents selected methods for characterization of inorganic semiconduc­tor photovoltaic p-n junction solar cells. A short introduction characterizes the phenomenon of conversion of solar radiation into electricity. An equivalent circuit model is presented and examples of I-V curves are shown. A laboratory stand is described and selected methods for measuring light and dark curves and series resistance are given.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[fotowoltaika, ogniwa półprzewodnikowe, ogniwa fotowoltaiczne, złącze p-n, pomiary parametrów charakterystycznych, konwersja promieniowania słonecznego]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 9/2018

Wybrane dla Ciebie

 


Jak zoptymalizować sieci produkcyjne i sterujące »

Czy znasz, ekologiczną alternatywę dla agregatów »

drukarka etykiet systemy zasilania
Czujniki inteligentne działają coraz lepiej ze względu na dostępność coraz mniejszych i atrakcyjniejszych cenowo mikrokontrolerów. Dzięki nim nasze czujniki są w stanie (...) czytam więcej » W połączeniu z elektroniką prezentuje ona szczyt nowoczesnej technologii agregatów prądotwórczych (...) czytam dalej »

 


Szukasz  producenta komponentów przemysłowych? Sprawdź ich »

Kamery termowizyjne Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań stosowanych w sektorze opieki zdrowotnej, zastosowaniach konsumenckich i przemysłowych, te podstawowe (...) czytam dalej »

 


 


Oznaczniki kabli i przewodów - jakie wybrać »

Gdzie znajdziesz systemy zasilania dla każdej dziedziny przemysłu »

drukarka etykiet systemy zasilania
Sposoby oznaczania kabli i przewodów w elektrycznych są różne.Jedne mniej trwałe, a inne (...) czytam więcej » Oferują zaawansowane usługi badawczo-rozwojowe obejmujące elektronikę, wbudowane oprogramowanie, mechanikę systemu zasilania (...) czytam dalej »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

Ośiwetlenie - jakie wybrać? bezpanelowa energia słoneczna
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Jaką drukarkę do oznaczeń elektrycznych wybrać»

etykietowanie kabli i przewodów Priorytetem przy oznaczaniu sieci i jej poszczególnych elementów czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych, kilometrów kabli, dziesiątek przełączników czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych jest ...... czytam dalej »


Automatyka i czujniki - dlaczego to takie ważne »

Poznaj tajemnicę elektryków - złączki bezszynowe »

Czujniki i automatyka złączki bezszynowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Czy wiesz jak wykonać montaż i jak można łączyć ze sobą złączki bez użycia szyn ... czytam dalej »

Zasilacze a odporność na zwarcia - dlaczego to takie ważne?

Promocje na kamery termowizyjne W sieciach zasilających obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej powszechnie stosuje się zasilacze bezprzerwowe UPS w celu ochrony ważnych urządzeń odbiorczych, wrażliwyc ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Uwaga konkurs! Znasz "elektrycznych" producentów? Zagraj i wygraj atrakcyjne nagrody »

Oświetlenie jakie wybrać aby przypominało światło dzienne Konkurs
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i ... czytam dalej » Weź udział w letnim konkursie i zgarnij nagrody. Co tydzien nowa gra i nowa szansa na wygraną. Sprawdź się i zawalcz o wygraną! chcę zagrać »

Co jeszcze potrafią enkodery Ethernet?

UPS zasilacze Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym?

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

Switche zarządzalne spd ograniczniki przepięć
Switche niezarządzalne to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Ochronniki przepięciowe odpowiednie do zastosowań w instalacjach 230 V lub 400 V, systemy jedno- lub trójfazowe, wymienny moduł warystora i zamknięty moduł iskiernika, wizualna i zdalna sygnalizacja stanu warystora oraz ... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
6/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wpływ stacji szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych na sieć elektroenergetyczną
  • - Projekt zasilania oświetlenia terenu bazy logistycznej
Zobacz szczegóły
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl