http://www.fotowoltaika.pumeo.com/ sNews CMS Promieniowanie słoneczne przechodząc przez atmosferę ulega osłabieniu w wyniku rozpraszania, absorpcji i odbicia od cząsteczek powietrza oraz substancji w nim zawartych. Promieniowanie które nie jest rozproszone lub odbite i rozchodzi się wprost ze Słońca jest nazywane promieniowaniem bezpośrednim. Promieniowanie rozproszone to takie w którym kierunek ruchu fotonów zmienił się z uporządkowanego na chaotyczny w wyniku zetknięcia z cząsteczkami atmosfery i zawartymi w niej aerozolami. Ten rodzaj promieniowania odgrywa bardzo istotną rolę, gdy niebo jest mocno zachmurzone i nie przepuszcza promieniowania bezpośredniego. Za jego pośrednictwem dociera wówczas do Ziemi światło słoneczne, choć tarcza Słońca pozostaje niewidoczna. Część promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi jest od niej odbijana w zależności od właściwości nawierzchni. Określa ją wielkość zwana albedo, czyli stosunek promieniowania odbitego we wszystkich kierunkach do ilości promieniowania padającego na dane ciało, w tym wypadku jednostkę powierzchni. Zsumowana wartość promieniowania bezpośredniego, rozproszonego i odbitego daje wielkość zwaną promieniowaniem całkowitym.
Ilość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi jest bardzo zmienna i zależy od grubości atmosfery, jej gęstości i składu chemicznego. Z zależności geometrycznych wynikających ze wzajemnego ruchu Ziemi względem Słońca, kąta padania promieni na powierzchnię oraz ciśnienia powietrza i wysokości pomiaru można wyznaczyć uniwersalny współczynnik AM - Air mass, opisujący tzw. optyczną masę atmosfery.
]]> Sun, 14 Dec 2008 22:20:48 +0000 http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/stala-sloneczna-i-skladniki-promieniowania/ http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/stala-sloneczna-i-skladniki-promieniowania/ Aby pomiary ch-k modułów były porównywalne między sobą i zgodne z normami konieczne jest aby:
- wartość natężenia promieniowania była dokładnie określona, jak najbardziej stabilna w czasie ponieważ od tego, liniowo, zależy wartość generowanego prądu.
- jednorodność światła na całej płaszczyźnie badanego modułu musi być większa niż 1%
- rozkład widma promieniowania powinien być jak najbardziej zbliżony do widma promieniowania słonecznego AM1.5 i zdefiniowanego normą IEC 60904-3
- temperatura ogniwa powinna wynosić 25°C a jeśli nie jest to możliwe należy przeliczyć wyniki stosując współczynniki temperaturowe prądu i napięcia.
- przekroje kabli połączeniowych i zastosowane kontakty muszą do minimum ograniczyć spadki napięć. Zaleca się stosowanie pomiaru czteroprzewodowego.
Aby uzyskać najlepsze wyniki pomiaru zgodnie z powyższymi wymaganiami należy postępować następująco:
• Aby znane było rzeczywiste natężenie promieniowania, konieczny jest ciągły pomiar podczas wyznaczania charakterystyki prądowo-napięciowej. Dzięki temu wszelkie fluktuacje natężenia światła mogą być skorygowane do wartości standardowych STC.
• Istnieją dwa główne sposoby osiągnięcia dobrej jednorodności światła: zastosowanie specjalnych soczewek ze zwierciadłami i elementami rozpraszającymi oraz użycie punktowego źródła światła.
Stosowane specjalnie zaprojektowanej optyki powoduje że widmo emisji żarówek generatora zmienia się po odbiciu od reflektorów i przejściu przez soczewki. Aby skompensować te zmiany, stosuje się dodatkowe filtry. Drugą metodą otrzymania wysokiej jednorodności promieniowania jest zastosowanie punktowego źródła światła przy jednoczesnym zapewnieniu dużej odległości między źródłem a próbką.
• Zagwarantowanie odpowiedniego widma promieniowania zbliżonego do promieniowania słonecznego jest trudniejszym zadaniem. Wynika to z różnic temperatur powszechnie dostępnych źródeł światła i temperatury Słońca. Żarówki jarzeniowe przeważnie mają temperaturę 3200°K, natomiast temperatura powierzchni Słońca wynosi 5800°K. Zgodnie z prawem Wiena, wraz ze wzrostem temperatury ciała, emituje ono promieniowanie o maksimum widma przesuniętym w stronę krótszych fal. Dlatego stosowane żarówki, ze względu na niska temperaturę, emitują zbyt dużo fal w zakresie podczerwieni a za mało w ultrafiolecie w stosunku do widma światła słonecznego. Powoduje to konieczność stosowania odpowiednich filtrów i dużą stratę energii, która zostaje odfiltrowana z zakresu podczerwieni. Rozwiązanie to jest niepraktyczne w przypadku oświetlania powierzchni kilku metrów kwadratowych właśnie ze względu na niską sprawność energetyczną.
Innym sposobem uzyskania widma takiego jak słoneczne, jest użycie lamp metalogenicznych. Dają one bardzo podobne widmo ale zawierające dodatkowe linie spektralne bardzo trudne do odfiltrowania. Można stosować także lampy ksenonowe o ciągłym świeceniu. Ten rodzaj źródła światła ma rozkład widma promieniowania najbliższy widmu Słońca w zakresie widzialnym (380nm-780nm). Natomiast w zakresie podczerwieni wymaga zastosowania filtrów eliminujących emisję dodatkowych linii widmowych. Jeśli oświetlana jest duża powierzchnia w odległości kilku metrów od źródła, ciągłe świecenie lampy powoduje emisję energii cieplnej. Jej moc może dochodzić do kilkunastu kilowatów, przez co konieczne jest stosowanie specjalnych kanałów wentylacyjnych. W celu częściowego ograniczenia emisji ciepła stosuje się specjalne obiektywy optyczne z elementami rozpraszającymi, które pozwalają uzyskać lepszą jednorodność promieniowania przy mniejszej odległości a tym samym częściowo zmniejszyć moc lampy. Ostatnim sposobem generacji promieniowania, który eliminuje najpoważniejsze wady powyższych, jest zastosowanie ksenonowych lamp błyskowych. Rozkład widma promieniowania jest bardzo zbliżony do widma AM0, a poprzez zastosowanie prostych filtrów można uzyskać widmo AM1 lub AM1.5. Istotną zaletą błyskowych źródeł światła jest brak nagrzewania się badanej próbki podczas pomiaru i dużo mniejsze zapotrzebowanie na energię w porównaniu do źródeł światła ciągłego.
• Moduł oświetlany ciągłym promieniowaniem o natężeniu 1000W/m2 powinien przez około 30 minut ustabilizować temperaturę, tak aby podczas pomiaru była ona stała i jej zmiana nie wpływała na kształt charakterystyki I-V. W przypadku lamp błyskowych wzrost temperatury podczas pomiaru jest pomijalny.
• Ważne jest zmniejszenie rezystancji połączeń elektrycznych badanego modułu i zastosowanie takiej techniki pomiaru, aby ograniczyć ich wpływ na wynik pomiaru. Aby wyjaśnić dlaczego rezystancje połączeń są tak ważne podczas pomiarów, rozpatrzmy następujący przykład. Przyjmijmy że natężenie prądu ogniwa wynosi 4A a rezystancja kontaktu elektrycznego 0,01Q. Wywołuje ona spadek napięcia równy 4mV, co dla ogniwa krzemowego o napięciu w punkcie mocy maksymalnej 400mV stanowi aż 10%. Przez to także obliczona moc ogniwa różni się od rzeczywistej mocy maksymalnej o 10%. W rzeczywistości rezystancje komercyjnie dostępnych złączy fotowoltaicznych są mniejsze i wynoszą 0,25-1mQ. Jednakże aby uniknąć nawet niedużych spadków napięć także na długich przewodach pomiarowych, należy stosować czteroprzewodową technikę pomiaru.
]]> Sun, 14 Dec 2008 22:18:22 +0000 http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/pomiar-charakterystyki-pradowonapieciowej/ http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/pomiar-charakterystyki-pradowonapieciowej/ Sun, 14 Dec 2008 22:16:02 +0000 http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/opis-budowy-i-dzialania-symulatora-ssiiib/ http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/opis-budowy-i-dzialania-symulatora-ssiiib/ Po zakończeniu pomiaru, wyniki z pamięci są przesyłane do komputera. Dodatkowo zapamiętywana jest temperatura ogniwa referencyjnego.
]]> Sun, 14 Dec 2008 22:11:12 +0000 http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/elektronika-sterujaca-i-interfejs-pomiarowy/ http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/elektronika-sterujaca-i-interfejs-pomiarowy/ Wewnątrz urządzenia znajduje się bateria kondensatorów oraz układ ich ładowania. Całkowita pojemność kondensatorów wynosi 225000 uF, a maksymalne napięcie 800V. Nominalne napięcie jest ograniczone do 620V co daje 40000J energii przy 600V.
]]> Sun, 14 Dec 2008 22:09:46 +0000 http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/generator-blysku-i-zasilanie/ http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/generator-blysku-i-zasilanie/ W zależności od technologii wykonania mierzonego elementu fotowoltaicznego, należy stosować takie same ogniwa referencyjne lub ogniwa z odpowiednimi filtrami, przeznaczone do danego rodzaju modułów. Ważne aby operator symulatora pamiętał o zastosowaniu właściwego ogniwa referencyjnego i prawidłowo ustawił jego parametry w panelu konfiguracyjnym programu, ponieważ od tego zależy dokładność pomiaru. Urządzenie wyposażone jest w ogniwo referencyjne na bieżąco kontrolujące natężenie promieniowanie w płaszczyźnie pomiarowej. W zależności od potrzeb może ono sterować siłą błysku w trakcie jego trwania. Kontrolę nad całym systemem sprawuje komputer z odpowiednim oprogramowaniem do wprowadzania nastaw pomiarów oraz wyświetlania i przechowywania zmierzonych charakterystyk.
]]> Sun, 14 Dec 2008 22:07:16 +0000 http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/ogniwo-referencyjne/ http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/ogniwo-referencyjne/ Przed rozpoczęciem pomiaru modułu, program określa właściwy zakres zmian napięcia, w jakim jest on mierzony. Wartości zadawanego napięcia dla kolejnych punktów pomiarowych są przesyłane do pamięci RAM symulatora jeszcze przed wywołaniem błysku. Ustawiane są odpowiednie zakresy pomiarowe napięcia i natężenia prądu, dające największą dokładność pomiaru. Od tego momentu symulator jest gotowy do wywołania błysku. Po włączeniu lamp system oczekuje aż natężenie promieniowania w płaszczyźnie pomiarowej wyniesie 95% wcześniej ustalonej wartości. Kiedy to natężenie zostanie zarejestrowane przez ogniwo referencyjne, system rozpocznie automatyczny pomiar 100 punktów charakterystyki I-V. W jego trakcie obciążenie aktywne wystawia na zaciskach kolejne wartości napięcia i każdorazowo dokonuje pomiaru prądu, napięcia oraz natężenia promieniowania. Zmierzone wartości z całej sekwencji są zapisywane w wewnętrznej pamięci RAM, a po zakończeniu pomiarów odczytywane przez komputer. Spośród wyników wyszukiwane są punkty ISC i VOC kiedy krzywa przecina osie rzędnych i odciętych. Gdy oba punkty zostaną znalezione, komputer informuje o poprawnym pomiarze i wyświetla zmierzona charakterystykę wraz ze wszystkimi punktami pomiarowymi. W przypadku przekroczenia któregoś z zakresów pomiarowych, wyświetlony zostanie komunikat o nie znalezionym ISC lub VOC. Wtedy konieczna jest zmiana dopuszczalnych zakresów zmian napięcia i prądu.
]]> Sun, 14 Dec 2008 22:05:09 +0000 http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/najwazniejsze-cechy-dzialania-symulatora/ http://www.fotowoltaika.pumeo.com/fotowoltaika/najwazniejsze-cechy-dzialania-symulatora/