浅谈太阳模拟器选择的技术要点
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光伏模拟器参数
光伏模拟器的参数主要包括以下几点:
* 输出电压范围。
* 额定容量。
* 输出电流。
* 尺寸(mm)。
* 重量(kg)。
这些参数因不同的模拟器型号而异,具体数值需要根据产品型号来确定。
除了以上提到的参数,光伏模拟器还有一些其他重要的参数,包括:
1. 最大功率点跟踪(MPPT)效率:光伏模拟器的最大功率点跟踪功能可以确保其在不同的环境条件下都能达到最大的功率输出。
MPPT效率越高,模拟器在各种环境条件下的发电效率就越高。
2. 温度系数:光伏模拟器的输出功率会受到温度的影响。
温度系数越低,说明模拟器在温度变化时,输出功率的稳定性越好。
3. 防反冲二极管:光伏模拟器应具备防反冲二极管,以防止电池或直流电源反向放电。
4. 热性能:光伏模拟器应具有良好的热性能,能够在高温
环境下工作。
5. 可靠性:光伏模拟器应具有高的可靠性,能够长时间稳定工作。
6. 安全性:光伏模拟器应具有高的安全性,能够保护人员和设备的安全。
7. 环境适应性:光伏模拟器应能够在不同的环境条件下工作,包括高温、低温、潮湿、干燥等环境。
8. 可维护性:光伏模拟器应具有良好的可维护性,方便人员进行维护和修理。
9. 可扩展性:光伏模拟器应具有良好的可扩展性,能够方便地增加或减少容量。
10. 成本:光伏模拟器的成本也是需要考虑的一个重要因素。
在选择光伏模拟器时,需要根据实际情况选择性价比最优的产品。
以上是光伏模拟器的一些重要参数,希望能对您有所帮助。
led太阳光模拟器参数LED(LightEmittingDiode)太阳光模拟器是一种微型太阳光模拟器,它可以模拟实时太阳光照射,从而实现植物类生物的正常生长。
LED太阳光模拟器的结构非常简单,其参数也比普通的太阳光模拟器要少得多,因此,有许多人都把它作为植物类生物的最佳光源,以实现植物的正常生长。
LED太阳光模拟器的参数主要有光强、光谱波长、照度调节、电压、频率和照明时间等。
1.强:LED太阳光模拟器的光强可以由0.2W/至2.5W/不等,通常可以调节。
根据不同的植物,可以使用不同的光强参数,以便获得更好的生长结果。
2.谱波长:LED太阳光模拟器的光谱波长一般在400-800nm之间,其中红光和蓝光是最重要的,可以满足植物的光合特性,进而实现更好的光合作用效果。
3.度调节:LED太阳光模拟器的照度可以调节,照度一般可以调节到10000Lux以下,这样可以增加植物对光照的响应,从而获得更好的生长结果。
4.压:LED太阳光模拟器参数中,电压可以调节,一般为12V-36V 之间,可以根据实际情况进行调节。
5.率:LED太阳光模拟器的频率一般为50-60Hz,根据植物的不同可以调节频率来获得更好的光合作用效果。
6.明时间:LED太阳光模拟器的照明时间可以由1小时至24小时不等,根据植物的生长情况,可以调节照明时间,减少植物的耗能和费用,以节约能源。
LED太阳光模拟器具有体积小、易安装、低耗能等优点,可以实现植物类生物的正常生长,从而节省大量的照明费用。
同时,也可以避免室内植物因缺少自然光的供应而受到的不良影响,从而使植物长得更加健康。
LED太阳光模拟器的参数对植物的生长有着重要的影响,因此,在购买LED太阳光模拟器之前,主要要根据不同植物的要求,选择适当的参数,以便满足植物的生长环境。
此外,还要注意正确安装LED 太阳光模拟器,以确保植物正常生长,节省能源,同时实现植物的最佳生长状态。
太阳光模拟器IV测试仪的参数设定
1.按下(SETUP)键,进入参数设定画面。
2.按上或下键来选择要设定的项目。
(1)Time delqy before scan:扫描前的时间选择
在开始扫描之前,有一段延迟时间可以让光源照在太阳能板上。
(2)Sampling Time of Datalogging:记录资料的取样时间,可以设定为0—99分钟。
(3)Cerrent Range of Scan begin:设定“开始扫描点(电流)”。
(4)Cerrent Range of Scan end:设定“结束扫描点(电流)”。
(5)Area of Solar Cell or Panel:太阳能板面积设定
根据输入的面积和光源,测试仪就能计算太阳能转换效率。
(6)Irradiance:光源设定光的照射强度,单位为W/M
(7)Single Test Point:单点测试
使用者可在此输入一个特定的电流值,当使用者按下TEST键,就会根据这个电流值进行测量,测试结果就会显示出来。
(8)Alarm of Low Power:低功率警报设定
若最大功率低于此警报值,就会听到一声蜂鸣警示声。
1. 按上或下键来选择要设定的项目。
按左或右键来修改设定值;或按压此二键长达数秒,就可以快速修改设定值。
2. 参数设定完毕后,按键就可离开参数设定页面。
太阳光模拟器是一款可以帮助人们更好的了解太阳和月亮等天体的仪器。
它能够根据不同的天气情况,自动调整出最合适的温度、光照强度以及相应的光线分布。
1:太阳光模拟器的原理科迎法电气的太阳光模拟器的原理是通过对太阳光线的模拟来进行测量,然后将所得数据转换成真实值。
它采用的方法主要有两种:一种是直接利用太阳光照射到物体上;另一种则是在传感器中安装一个小型发光装置,这样可以使光照更加均匀和精确。
对于直接使用太阳光进行检测而言,这种方式最明显的优点就是能够减少人工操作的干扰因素,而且精度也不会受到太大的影响。
然而,由于太阳光的波长比较短,因此采集到的信号较为微弱,所以会导致对结果造成一定的误差。
为了解决这个问题,就需要用到全光谱阳光模拟器了。
2:使用方法太阳光模拟器是一种用于测量太阳能、利用太阳能来产生电力的设备。
它主要由太阳辐射仪和一些附件组成,太阳辐射仪包括一个小型电池组、温度传感器和一根电源线,附件则包括充电器、数据记录卡等。
太阳光模拟器通常被安装在室外阳光充足的地方,以便得到准确的太阳能能量输出。
要使用太阳光模拟器进行监测,首先需要准备一台太阳光模拟器。
3:全光谱阳光模拟器的优势全光谱阳光模拟器是一种新型的太阳光模拟器,它可以根据需要调整光谱波段,使其更加适合于不同的环境。
这种设备通常包括一个计算机系统、一个光源和一组透镜,因此具有很大的灵活性。
对于复杂的场景来说,使用这种装置可以得到更好的效果。
此外,由于采用了先进的光学技术,全光谱阳光模拟器还具有良好的稳定性能和耐久性。
全光谱阳光模拟器已经广泛用于城市规划、建筑设计以及景观设计等领域。
太阳模拟器的拉赫不变量传递
拉赫不变量传递是太阳模拟器应用领域中理论和实践非常重要的一种技术方法。
它将模拟和测量紧密结合起来,既在观测上有可比性,又在模拟上有可操作性,以精确的物理传输过程来说明太阳的热、明度变化规律。
基于拉赫不变量传递的太阳模拟器可根据模型的参数,模拟和推断准确的太阳
热力学和光谱数据,精心解决问题和研究物理结构,深度了解太阳状态的概念以及它向外发散的能量。
拉赫不变量传递物理模型可以帮助我们理解太阳运作的子流体,不仅仅只是表层分析,而是更加全面的研究能对太阳的未知细节有更加详细的认识和认知。
因此,拉赫不变量传递在太阳模拟器应用领域十分重要。
它实现了可重复性,
可以在模拟和实测之间进行可靠的可比性,以更深刻地理解太阳热力学和能量传输。
借助此类技术,可以更好地揭示太阳的动力与秩序,以及其可能潜藏的新物理规律,丰富太阳模拟器应用领域的知识库,实现完全可控的太阳物理认知。
编号:XN/WI023-ZG-2009第 1 页共 5 页生效日期:2009.08版本/修改:A/0太阳能模拟器操作规程1.目的太阳模拟器用来。
2.范围新能研发中心实验室3.责任实验室设备负责人,负责设备的使用及日常维护与点检并填写设备使用记录。
4.操作流程4.1太阳电池组件测试:4.1.1夹具调整:本机测试夹具为鳄鱼夹,红正黑负,对应太阳电池组件正负极夹好,注意应确保每次电池放置位置相同;4.1.2测量:插上电源线,在关机状态连好测试台与计算机通信电缆,打开电源开关;4.1.3打开电脑中的测试软件,进行设置。
4.2、测试软件参数设定:4.2.1、校准修正(1)电流校准:在相应的Isc真值框中输入相应的标准电池的标准值,在此面板中可以调整电流修正系数,根据当前短路电流值和标准短路电流值计算出一个调整系数,只需输入标准短路电流值选中更新项即可,即再按下Calc键就可以得到修正(2)电压校准:在相应的Voc真值框中输入相应的标准电池的标准值,再按下Calc 键就可以得到修正。
(3)温度修正:Calibration Temp.Senor这一栏主要用于温度修正,因为所使用的温度采集较为可靠一般不使用。
(4)光强修正:Sun Intensity Adjust这一栏主要用于室外测试的光强修正,输入相应的测试光强的标准片短路电流的电流值,此值为相应的标准片对应光强的特定值。
选中修正光强到1000则计算短路电流将按光强为1000时的值计算。
(5)电流电压的温度修正:I-V Temperature Adjust这一栏主要用于电流电压编号:XN/WI023-ZG-2009第 2 页共 5 页太阳能模拟器操作规程的温度修正,可以根据需要输入相应的电流,电压的参数因数,电池片面积,选上相应的环境温度,选择修正到这个温度即选上To this Temp 所设置的才会其作用,否则不起作用。
(6)定点电压设置:输入相应的定点电压就会有相应的定点电流值显示出来。
模拟太阳光方法
模拟太阳光的方法有很多种,具体选择哪种方法取决于您的需求和应用场景。
以下是一些常见的模拟太阳光的方法:
1.氙灯或汞灯:氙灯和汞灯是常用的光源,它们产生的光谱与太阳光相似,可以用于模拟太阳光照射样品。
这些灯具有较高的亮度和稳定性,适用于实验室中的科研和工业生产等领域。
2.LED光源: LED技术的发展使得LED光源成为一种越来越受欢迎的模拟
太阳光的选择。
LED光源可以调节波长和光强,可以根据需要模拟不同时间和地点的太阳光谱。
3.氙灯/汞灯与滤光片组合:使用氙灯或汞灯作为光源,并通过不同的滤
光片来调节光谱,可以实现更精确的太阳光模拟。
4.太阳模拟器:太阳模拟器是一种专门设计用于模拟太阳光的设备,通常由氙灯或LED光源、反射镜和光学系统组成。
太阳模拟器可以产生与太阳光接近的光谱和较高的光强,广泛用于太阳能电池、材料测试和医疗设备等领域。
5.天窗模拟:在一些大型建筑或实验室中,可以通过设计天窗或光管系统来引入自然阳光,模拟太阳光的照射。
6.光学镜片系统:使用透镜和反射镜等光学元件,可以将自然光聚焦或散射,以模拟太阳光的照射。
选择合适的模拟太阳光的方法需要考虑多个因素,包括光谱、光强、稳定性、成本和实验条件等。
建议根据具体需求和预算进行选择,并在使用过程中注意安全问题。
太阳光模拟器newport操作规程
1. 开始操作前,先将太阳光模拟器与电源连接。
2. 保证电源稳定,并根据需要设置电源输出电压、电流。
3. 确认被测样品的尺寸和形状,并根据需要调整太阳光模拟器的光斑大小和位置。
4. 打开太阳光模拟器控制软件,设置光源强度、波长和光束径等参数。
5. 在软件中选择合适的光线照射模式(例如定点、扫描、平移等),并设置光线照射时间。
6. 确认参数设置无误后,点击“开始”按钮,太阳光模拟器开始照射。
7. 在照射过程中,密切观察被测样品的反应情况,并根据需要调整照射参数。
8. 照射完成后,关闭太阳光模拟器的光源,并将被测样品从太阳光模拟器中取出。
9. 断开电源,并清理太阳光模拟器表面和照射区域。
10. 将太阳光模拟器存放在干燥、清洁、避光的地方。
太阳能模拟器原理
太阳能模拟器是一种用来模拟太阳光照射条件的设备,其原理是通过模拟太阳的光谱和辐照度来提供人工光源。
太阳能模拟器通常由以下几个部分组成:光源、滤光器、反射镜和控制系统。
1. 光源:太阳能模拟器的光源通常使用弧光灯、LED或者氙气灯等。
这些光源的发光特性可以调整,以模拟不同太阳光的波长和强度。
2. 滤光器:太阳能模拟器的滤光器用来调整光源发出的光谱,以使其尽可能接近太阳光的光谱分布。
滤光器可以选择性地吸收或透射光的不同波长,以达到预定的光谱要求。
3. 反射镜:反射镜用来集中光源发出的光线,使其能够均匀地照射到需要测试的太阳能设备上。
反射镜的形状和角度经过精确设计,以确保光线的聚焦和均匀性。
4. 控制系统:太阳能模拟器的控制系统用来控制光源的发光特性,例如光谱、辐照度和发光角度等。
通过精确控制,可以实现不同光照条件下的模拟。
太阳能模拟器的原理是通过控制光源的光谱和辐照度,使其能够模拟太阳光的光谱和辐照度。
这样,可以在室内环境下对太阳能设备进行性能测试和研究,而不受天气、季节和地理位置
等因素的影响。
同时,太阳能模拟器的使用还可以提高测试的可重复性和准确性。
一太阳模拟器的用途太阳模拟器是室内模拟太阳光的设备, 广泛应用在生物、美容、太阳能光伏、太阳能光热等行业,在太阳能光伏行业模拟器主要用于太阳电池和组件的电性能测试、光老练试验、热斑耐久试验等,.根据光源的种类的不同,主要分为脉冲闪光式太阳模拟器和稳态太阳模拟器.脉冲闪光式太阳模拟器主要用于量产电池片和组件的电性能测试,在使用过程中还需要配以I-V测试系统(包括电子负载、数据采集处理和控制仪器等),可实现对被测电池/组件的Pmax, Imax, Vmax,Isc,Voc,FF,Eff, Rs, Rsh以及I-V曲线等测试.稳态模拟器主要用于太阳电池单片电性能测试和太阳电池组件光老练试验和热斑耐久试验,通过在一定辐射总量条件下的照射,可对被测电池/组件在实际使用中的稳定性做出评估,并以此为依据改进生产工艺,向用户提供稳定的光伏产品.太阳模拟器的测试结果, 不仅能够从一定程度上反应出电池的性能,也关系到电池最后出厂的等级,价格和使用过程中的稳定性.因此,一台可靠的太阳模拟器,不仅对生产工艺有参考意义,更关系到产品的品质和制造厂商的利润和信誉.生产出来的电池/组件在市场上销售时,会根据电池/组件的峰瓦值来确定电池/组件的市场流通价值。
但是,光伏电池/组件的电输出因照射光的强度、光谱(不同经度和纬度的阳光照射下输出的电性能皆有差异)的不同电输出会有很大差异;此外,光伏电池/组件的电性能输出也会随着温度的变化而变化。
为了规范市场,减少商品流通中的争议,特拟定了IEC60904的标准,对市场上流通的光伏电池/组件的瓦数在何种测试条件下做了明确规定,即在AM1.5、一个标准太阳光强下,25摄氏度的条件下(简称标准条件STC)测试出来的瓦数为国际都认可的数值。
于是,为了适应市场需求,提供标准太阳光的设备应用而生-太阳模拟器。
IEC60904 的标准同时对模拟器的评价标准做了严格的定义。
如何来评价一个太阳模拟器的品质和等级呢?二太阳模拟器的等级IEC 60904-9对用于地面光伏电池测试的太阳模拟器给出了相应的要求,并就等级划分,评定方式和计算方法均给出了详细的说明.1.总辐照度模拟器必须能够在测试平面上达到1000W/m2的标准辐照度(用标准电池标定),并根据需要可对辐照度在标准辐照度值上下进行一定的调节.2.光谱匹配模拟器光谱辐照度分布应与标准光谱辐照度分布匹配.在400nm到1100nm波段范围内,等级A的匹配度在0.75~1.25,等级B的匹配度在0.6~1.4,等级C的匹配度在0.4~2.03.不均匀度在测试平面上,指定测试区域内的辐照度应该达到一定的均匀度,辐照度用合适的探测器量测.等级A的辐照不均匀度<=+/-2%,等级B的辐照不均匀度<=+/-5%,等级C 的辐照不均匀度<=+/-10%.探测器的尺寸应是以下两个中较小的1、有效辐照面积的1/642、400cm2.不均匀度=+/-((最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度))*100%其中,最大辐照度和最小辐照度是指在指定范围内探测器在任意指定点的测量值.探测器可用尺寸合适的参考电池替代,并用参考电池的短路电流Isc作为参考数据,并以此衡量辐照度的强弱.4.辐照不稳定度辐照稳定度分为长时辐照不稳定度(Long Term Instability或LTI)和短时辐照不稳定度(Short Term Instability或STI).LTI指在整个数据采集期间辐照度的不稳定度.等级A的不稳定度在<=+/-2%,等级B的不稳定度在<=+/-5%,等级C的不稳定度在<=+/-10%.STI指在某组数据(一组数据包括电压,电流和辐照度)采集期间辐照度的不稳定情况. 等级A的不稳定度在<=+/-0.5%,等级B的不稳定度在<=+/-2%,等级C的不稳定度在<=+/-10%.如果每组数据的电压,电流和辐照度同步采集,则不存在采集期间辐照度的波动,这种情况下默认为STI为A级.辐照不稳定度=+/-((最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度))*100% 其中,最大辐照度和最小辐照度是数据采集期间在测试平面内探测器在任意指定点的测量值.5、脉冲宽度:脉冲光太阳模拟器有脉冲宽度指标,该指标有两重意义,一是描述脉冲模拟器发出的稳定的脉冲光时间宽度,二是描述脉冲模拟器发出的整个脉冲光的时间宽度,例如一个模拟器的整个脉冲光宽度是120ms,其中稳定的脉冲光宽度是100ms,我们一般称该模拟器的脉冲宽度是100ms三. 太阳模拟器光源等级对测试的影响光伏行业发展初期,晶体硅电池和组件达到批量化生产时,BAA级的模拟器被行业普遍使用,但随着行业的发展和科学技术的进步,尤其是现在各种不同技术类型和不同规格的光伏电池/组件的产品的涌现,其B级光谱的限制性和对多标准板的要求以及测试误差的过大,对AAA级的模拟器成为行业的必然需求,即A(光谱等级)A(辐照不均匀度等级)A(辐照不稳定性等级,通常指LTI)。
基于led光源的太阳模拟器光谱合成设计太阳模拟器在光电器件、太阳能电池和材料科学等领域中起着至关重要的作用。
LED(Light Emitting Diode)作为一种高效、可调控的光源,越来越多地应用于太阳模拟器的光源设计中。
本文将探讨基于LED光源的太阳模拟器光谱合成设计,包括设计原理、方法以及在实际应用中的优势。
1. 设计原理太阳模拟器的设计目标是模拟太阳辐射光谱,以实现对材料和器件在太阳光下的性能进行准确评估。
LED光源的优势在于其光谱可调性和能效高。
光谱合成设计基于LED光源主要依据以下原理:光谱分布:太阳光的光谱分布是连续的,覆盖了可见光和近红外光谱。
LED光源通过选择适当的LED组合,可以合成出接近太阳光谱的光源。
可调光谱:LED的光谱可以通过调节LED的电流、温度等参数进行调控。
这种可调性使得LED光源能够模拟不同天气、不同地点的太阳辐射特性。
色温和光强控制:太阳模拟器要求能够模拟不同时间和地点的太阳光,因此需要对色温和光强进行精确控制。
LED光源能够提供广泛的色温范围和光强调节范围,满足太阳模拟器的需求。
2. 光谱合成方法基于LED光源的太阳模拟器光谱合成方法通常包括以下步骤:太阳光谱采集:使用光谱仪等设备采集不同条件下太阳光的光谱数据,包括不同时间、不同地点的光谱信息。
LED光源选择:根据太阳光谱的采集数据,选择合适的LED光源组合。
这需要考虑LED的发光波长、光谱分布和光强等参数。
光谱合成算法:利用光谱合成算法,将选定的LED光源组合的光谱进行合成。
这可能涉及到对光谱曲线的插值、拟合和调整等操作。
色温和光强调控:通过调整LED的电流、温度等参数,控制合成光源的色温和光强,使其逼近目标太阳光谱。
验证和校准:对合成的光谱进行验证和校准,确保合成光源能够准确模拟太阳光谱。
3. 优势与应用基于LED光源的太阳模拟器光谱合成设计具有以下优势:可调性强:LED光源的可调光谱性质使得太阳模拟器可以适应不同的实验和测试需求,满足不同材料和器件的研究要求。
关于太阳能电池阵模拟器的设计太阳能电池阵模拟器的设计需要考虑多个方面,包括模拟器的结构、工作原理、所需材料和程序等。
下文将详细介绍设计太阳能电池阵模拟器的相关内容。
首先,太阳能电池阵模拟器的结构应该包括太阳能电池阵、电路控制器和数据采集与处理系统。
太阳能电池阵是太阳能电池模块的集合,为模拟太阳能电池阵的工作,需要选择适当的太阳能电池模块,并按照实际应用需求进行连接。
在选择太阳能电池模块时,应考虑到其电压、电流等参数,以及模块的功率、效率等性能指标。
电路控制器负责对太阳能电池阵进行控制和管理,包括控制电池输出的电流和电压信号,以及实现对整个模拟器的运行状态的监测和控制。
电路控制器还可以实现电池充电、放电、过充、过放等保护功能。
数据采集与处理系统负责对模拟器的输出信号进行采集和处理,包括监测和记录太阳能电池阵的输出电流、电压、功率等参数。
此外,数据采集与处理系统还可实现数据传输、显示和分析等功能。
在材料选择方面,需要选择适用于太阳能电池模块的支架材料,确保太阳能电池阵能够稳定地安装在支架上。
同时,还需要选择符合安全要求的电路元件材料,以确保模拟器的安全性和可靠性。
在程序设计方面,可以使用电路设计软件对电路进行设计和模拟,以验证电路的可行性和性能。
在实际使用中,可以使用编程语言编写控制程序,并通过微控制器或电脑控制模拟器的运行状态。
程序设计方面需要考虑到控制模块和数据采集与处理系统之间的通信,以及对太阳能电池阵输出信号的采集和处理。
总之,太阳能电池阵模拟器的设计需要综合考虑模拟器的结构、工作原理、所需材料和程序等方面,以实现对太阳能电池阵的模拟和控制。
通过良好的设计,可以实现对太阳能电池阵的性能测试和优化,促进太阳能电池技术的发展和应用。
关于太阳能电池阵模拟器的设计
1 引言
太阳能(Solar Energy),一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电。
自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存,而自古人类也懂得以
阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。
但在化石燃料减
少下,才有意把太阳能进一步发展。
太阳能的利用有被动式利用(光热转换)
和光电转换两种方式。
太阳能发电一种新兴的可再生能源。
目前,在航天电源
领域内,绝大多数卫星电源均使用太阳能电池作为其动力核心。
卫星电源的性
能直接影响到卫星的性能和工作寿命,对卫星的正常运行和使用也有重大的影响。
因此,为了提高电源系统的性能和可靠性,对卫星电源系统进行仿真和测
试评估具有十分重要的意义。
卫星的空间工作条件恶劣且复杂,温度范围大,日照条件变化迅速,且
太阳能电池方阵处于高能粒子辐射下,在地面上无法采用实际的太阳能电池方
阵来再现卫星在空间轨道中的工作状态,因此需要采用太阳能电池模拟器(Solar Array Simulator,简称SAS)来模拟太阳能电池阵在空间的工作状况。
SAS 是卫星电源模拟器的重要组成部分,其主要任务是真实地遵循太阳能电池方阵在各种复杂空间条件下的实际输出特性曲线,在卫星的地面测试阶段代替
太阳能电池方阵为卫星上的各分系统供电。
2 太阳能电池的数学模型
根据太阳能电池原理和图1 所示的实际测量结果建立了多种模型,用于太阳能电池的测试和应用研究。
事实证明,这些模型具有足够的工程精度。
2.1 单指数模型。
浅谈太阳模拟器选择的技术要点
作者:罗小平蒋建辉刘唐书余荣斌
来源:《中小企业管理与科技·上旬刊》2011年第07期
摘要:太阳电池产品的销售价格主要取决于太阳电池能够产出的峰值瓦特数,正确选择一款合适太阳模拟器准确测试太阳能电池(组件)的发电性能参数(如最大化输出功率和转换效率)对一个太阳能光伏企业非常重要。
在对太阳模拟器进行选择的时候,需综合考虑太阳模拟器的模拟光源等级及使用寿命、I-V测试系统、控温系统,以及太阳模拟器制备厂家的制备经验,选择适合本企业产品类型的高性价比的太阳模拟器。
关键词:太阳模拟器光源 I-V测试系统
中国的光伏产业在2004年之后经历了快速发展的过程,连续5年的年增长率超过100%,2010年中国光伏电池产量已超过全球总产量的50%。
目前已有数十家太阳能光伏公司分别在海内外上市,诞生了如无锡尚德、保定英利、宁晋晶澳等一批具备较强国际竞争能力的太阳能光伏企业。
由于太阳能光伏产品的价格不像其它产品那样是以尺寸、重量或件数为公制来衡量,太阳电池产品的销售价格主要取决于太阳电池能够产出的峰值瓦特数,这就决定了太阳能光伏行业是一个以产品质量(高转换效率)为驱动的产业和商业模式,也同样突出了正确选择一款合适太阳模拟器,准确测试太阳能电池性能参数(如最大化输出功率和转换效率)的重要性。
反之,太阳模拟器选择不合理带来的测量误差,则会直接导致太阳能光伏企业和客户之间的经济损失和贸易争端。
太阳模拟器测试原理图如图一:
目前,市场上对每一种应用和价位都有不同型号的产品,还有许多正在开发过程中,利用太阳模拟器对太阳能电池进行测试,是研究的需要,也是质量保证和生产所需。
对于不同的行业,如用于太空或者在地面,测量精度、速度和参数的重要性会有不同,但在选择太阳模拟器时,不管哪种型号,我们需重点关注太阳模拟器以下两个关键部件:
1 太阳模拟器的模拟光源
光源是模拟器中最能体现技术含量的部分。
目前商业化太阳模拟器分为两类,一类是稳态模拟器(例如滤光氙灯,双色滤光钨灯-ELH灯或改进的汞灯),这类模拟器适用于单体电池和小尺寸组件的测试。
另一类是脉冲模拟器,由一个或者两个长弧氙灯组成,这类模拟器在大面积范围内的辐照均匀度好,适合大尺寸组件的测试。
国际标准IEC 60904-9根据光谱匹配度(spectral match,SM)、辐照不均匀度(irradiance non-uniformity,IU)和辐照不稳定度(temporal instability),把光源分为ABC三级。
根据标准,只要光谱匹配度在0.75-1.25之间,
不均匀度在±2%,LTI在±2%,STI在±0.5%,就属于A级光源(AAA),具体详见太阳模拟器等级分类要求见(表一)
下面就光源质量的三个重要指标做进一步的介绍。
光谱匹配度:光谱匹配度的定义是模拟光在6个光谱范围内与太阳光的匹配程度,用百分比来表示。
任何数据的偏离情况都能对模拟器匹配程度的等级进行划分。
对于AAA级产品,理想的匹配百分比范围是0.75 到1.25。
由于Pasan拥有更为优良的滤波镜片,使得Pasan的光源表现出色,其LMT和VLMT两个系列的光源,已达到了AA级标准,比IEC的A级标准高出一倍:SM
辐照的均匀度:是指在指定测试区域的辐照度应达到一定的均匀度,光照均匀性是最难达到和保持一项指标,工作面积上的强光点会导致被测电池效率产生的严重误差和其他性能的紊乱。
AAA级产品就能将这种强光点对产品的影响降到最低,其空间均匀性严格控制于≤±2%。
辐照的稳定度:辐照稳定度是AAA级标准的第三项性能参数指标,它要求模拟器的输出光束长时间保持稳定的照度以确保太阳能电池效率测定的精确性,对于辐照不稳定度,还细分为长期不稳定度(LTI)和短期不稳定度(STI),分别对应整个IV测试过程中辐照度的变化和取点过程中辐照度的变化。
脉冲时间对于晶体硅电池而言,是完全没有影响的,因为其响应时间(response time 或者delay time)非常短,在测试仪采集数据的时候,电池早已达到饱和。
但是对于染料敏化电池、非晶硅薄膜电池尤其是多结、HIT和Sunpower等其他结构的电池,其响应时间(delay time)从几个ms到几百个ms不等,其响应时间在取点时太阳电池是否已经饱和稳定,是个必须认真考虑的问题。
2 I-V测试系统
太阳能产业的成长增加了对太阳能电池(及太阳能模组)测试和测量解决方案的需求,所有I-V测试系统都主要由电子负载,数据采集和计算机等设备构成。
进行IV曲线测试,要在极短的时间内,通常几个ms到十几个ms,记录辐照度、电流和电压信号。
但随着计算机的发展,这已经不是问题,就算最低的太阳模拟器QuickSun,以10bits的速度,也能在2ms内同时采集辐照度,电流和电压信号,取得4096个数据组,然后将邻近8个平均,得到512个IV 曲线数据点,这里需处理的关键是如何改善信噪比和保证精度。
而且随着太阳能电池尺寸的增大和效率的提高,电池测试需要运用更大的电流和更高的功率水平,这就要求采用更加灵活的I-V测试系统。
虽然各厂家的太阳模拟器的I-V测试系统的设计略有不同,但都根据的太阳电池的等效电路原理如图3:
测量的重要参数有Pmax,Imax,Vmax,Isc,Voc,FF,Eff,Rs, Rp以及I-V曲线,各主要参数标注如图4。
在测试较小的单个电池时,它们的最大电流和功率是太阳模拟器的I-V测试系统可接受的,但是随着太阳光伏组件技术向更大的尺寸推进,组件的尺寸输出将很快会超出太阳模拟器的有效光谱辐照度的量测范围。
在这些情况下,测试工程师应当借助于电子负载、直流电源和数据采集设备,包括温度测量、扫描、转换和数据记录设备,进行户外测试,并且达到预期的测试精度。
但户外测试时,需要考虑的另一项因素是温度。
因为电池的性能会受到温度的影响,因此需要在测试中监视温度。
不仅电池性能依赖于温度,而且测试设备的性能也依赖于温度。
如果测试温度与标定温度之差大于2℃,则必须对测试值按实测温度进行校正。
稳态氙灯虽然适合于薄膜、多结等长响应时间的电池测试,但技术上氙灯稳态光源达到大面积的AAA标准,还有一段路要走,并且稳态模拟器的造价不菲。
英国和德国有几家公司使用LED或金卤灯作稳态光源,只能到BBA甚至CBA的标准。
目前已有厂家采用氙灯稳态光源,能达到AAA标准,更为适合测试长响应时间的电池,但存在价格高且能耗大的不足。
光伏企业在选购太阳模拟器时还需考虑模拟器光源的使用寿命,以达到最大性价比。
有些太阳模拟器的光源采用了高电流密度,导致其氙灯寿命很短,只有1万到3万次,而有些太阳模拟器的寿命由于采用了其他技术,其光源的寿命则可达50万次。
脉冲模拟器由于在大面积范围内辐射度均匀性好,能够更好地适应于大尺寸组件的测试,这类模拟器的另外一个优点是,被测电池热输入可以忽略,这样在测试时被测点出与环境测试温度保持一致,而环境温度是可以很容易精确测量的。
脉冲模拟器能更为广泛使用的原因主要有两点:一是经济性,单闪光源的能耗、造价都要比稳态光源低很多;二是测试时,组件的升温单闪光比稳态光相对要小。
有研究报告认为,要准确测量这种长响应时间的电池,光脉冲时间需达100ms甚至更长的脉冲长度和测试时间。
若单闪长脉冲技术能取得突破,则对稳态氙灯在长响应时间电池领域的领先优势造成极大冲击。
总之,我们在选购太阳模拟器的时候首先要关注太阳模拟器的两个关键部件,一个是光源,另一个则是I-V测试系统。
除此之外,则需考虑太阳模拟器的控温系统,甚至需更进一步评估各太阳模拟器厂家的对太阳模拟器测量技术的理解,对他们所采用的被测太阳电池串并联电阻计算方法的科学性做一个全面的评估,如此,才能真正买到一款适合各企业自身产品的太阳模拟器。
参考文献:
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[4]IEC 60904-9 Photovoltaic devices-Part9:Solar simulator performance requirements (2007-10).
[5]A.Sch·necker and K.Bücher,“Influence of Non-Uniform Illumination on Spectral Response and Efficiency Measurements of Large-Area Solar Cells,”Twenty-Second IEEE PVSC,1991,pp. 203-208.
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注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。