Special-Ops.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

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.

Zobacz także

Wpływ produkcji i recyklingu elektrowni fotowoltaicznych na środowisko

Wpływ produkcji i recyklingu elektrowni fotowoltaicznych na środowisko Wpływ produkcji i recyklingu elektrowni fotowoltaicznych na środowisko

W ostatnich latach odnotowano w Polsce i na świecie duży wzrost przyłączania elektrowni fotowoltaicznych do sieci. Elektrownie słoneczne, oparte na ogniwach fotowoltaicznych, produkują energię elektryczną...

W ostatnich latach odnotowano w Polsce i na świecie duży wzrost przyłączania elektrowni fotowoltaicznych do sieci. Elektrownie słoneczne, oparte na ogniwach fotowoltaicznych, produkują energię elektryczną bez wydzielania szkodliwych substancji do środowiska i co nie mniej ważne – praktycznie bez hałasu. Jednak wytworzenie takich elektrowni, a w szczególności ogniw krzemowych, wymaga dużego nakładu energetycznego, surowców i zaawansowanej technologii, co skutkuje tym, że wytwarzanie energii elektrycznej...

Zagrożenia wynikające z pracy instalacji fotowoltaicznych

Zagrożenia wynikające z pracy instalacji fotowoltaicznych Zagrożenia wynikające z pracy instalacji fotowoltaicznych

Polska zobowiązana jest do zwiększenia do 2020 r. udziału energii ze źródeł odnawialnych w bilansie energetycznym do 15%. Osiągnięcie tego celu wymaga zwiększenia ­liczby przedsięwzięć w tym sektorze energetyki....

Polska zobowiązana jest do zwiększenia do 2020 r. udziału energii ze źródeł odnawialnych w bilansie energetycznym do 15%. Osiągnięcie tego celu wymaga zwiększenia ­liczby przedsięwzięć w tym sektorze energetyki. W tym kontekście rozwój inwestycji w dziedzinie technologii odnawialnych wydaje się właściwy. Aby było to możliwe, konieczne są sprzyjające rozwiązania prawne. Alternatywą dla energii produkowanej w źródłach konwencjonalnych, a w przyszłości coraz ważniejszym źródłem energii we wszystkich...

Wpływ wybranych czynników eksploatacyjnych na sprawność ogniw fotowoltaicznych

Wpływ wybranych czynników eksploatacyjnych na sprawność ogniw fotowoltaicznych Wpływ wybranych czynników eksploatacyjnych na sprawność ogniw fotowoltaicznych

Sprawność ogniw fotowoltaicznych zależy przede wszystkim od natężenia promieniowania słonecznego i kąta jego padania na ogniwo. Nie są to jednak jedyne czynniki eksploatacyjne wpływające na efektywność...

Sprawność ogniw fotowoltaicznych zależy przede wszystkim od natężenia promieniowania słonecznego i kąta jego padania na ogniwo. Nie są to jednak jedyne czynniki eksploatacyjne wpływające na efektywność instalacji fotowoltaicznej. Podawane w katalogach parametry eksploatacyjne ogniw fotowoltaicznych określane są w standardowych warunkach pomiarowych (STC) zgodnie z zaleceniami norm serii PN‑EN 60904 [5, 6]. Rzeczywiste warunki eksploatacyjne różnią się od zdefiniowanych w normie, szczególny wpływ...

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:

b wybrane metody ogniw wz1

Wzór 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 i 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.

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!

Komentarze

Najnowsze produkty i technologie

BALLISTOL – jakość i wszechstronność!

BALLISTOL – jakość i wszechstronność! BALLISTOL – jakość i wszechstronność!

Rynek wszelkiego rodzaju czyścideł i smarowideł dla broni jest obecnie bardzo mocno rozbudowany. Mnogość producentów, marek, może przyprawić o zawrót głowy. Co wybrać? Co będzie najlepsze do czyszczenia...

Rynek wszelkiego rodzaju czyścideł i smarowideł dla broni jest obecnie bardzo mocno rozbudowany. Mnogość producentów, marek, może przyprawić o zawrót głowy. Co wybrać? Co będzie najlepsze do czyszczenia karabinu, co do sztucera, a co do pistoletu? Wiadomo, że tak samo jak myć ręce, szczególnie w obliczu Covid-19, trzeba dbać o czystość broni. Dzięki temu służyć nam będzie niezawodnością i perfekcyjnym działaniem przez długie lata.

Elementy instalacji przemysłowej

Elementy instalacji przemysłowej Elementy instalacji przemysłowej

Elementy instalacji elektrycznej w domu zasadniczo różnią się od instalacji pracującej w fabrykach czy warsztatach. Specyfika zakładów przemysłowych wymaga zastosowania określonych elementów instalacji....

Elementy instalacji elektrycznej w domu zasadniczo różnią się od instalacji pracującej w fabrykach czy warsztatach. Specyfika zakładów przemysłowych wymaga zastosowania określonych elementów instalacji. Omówimy dzisiaj gniazda, wtyczki i przewody przemysłowe, porównując je do odpowiedników, które są stosowane w naszych domach.

UPS-y kompensacyjne

UPS-y kompensacyjne UPS-y kompensacyjne

Urządzenia zasilania bezprzerwowego są niezbędnym elementem układów zasilania wrażliwych odbiorów, procesów technologicznych, zasilania centrów danych i układów automatyki. Środowisko techniczne, w jakim...

Urządzenia zasilania bezprzerwowego są niezbędnym elementem układów zasilania wrażliwych odbiorów, procesów technologicznych, zasilania centrów danych i układów automatyki. Środowisko techniczne, w jakim te urządzenia funkcjonują, opisują normy na urządzenia odbierające energię z sieci energetycznej oraz normy i wymagania na sieć zasilającą, w szczególności wymagania na jakość energii elektrycznej dostarczanej przez operatora systemu dystrybucji energii OSD.

Valena Allure – ikona designu

Valena Allure – ikona designu Valena Allure – ikona designu

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych materiałów zachęcają do eksperymentowania. Valena...

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych materiałów zachęcają do eksperymentowania. Valena Allure pomoże z łatwością przekształcić Twój dom w otoczenie pełne nowych wrażeń i stanowić będzie źródło kolejnych inspiracji.

Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych

Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych

Niezależnie od tego, gdzie chcesz zastosować program Lockout/Tagout, firma Brady będzie Cię prowadzić i wspierać. Nasze kompleksowe rozwiązanie Lockout/Tagout obejmuje innowacyjne kłódki z rozbudowanym...

Niezależnie od tego, gdzie chcesz zastosować program Lockout/Tagout, firma Brady będzie Cię prowadzić i wspierać. Nasze kompleksowe rozwiązanie Lockout/Tagout obejmuje innowacyjne kłódki z rozbudowanym planowaniem kluczy, specjalistyczne blokady zabezpieczające, praktyczne oprogramowanie i doskonałe usługi obejmujące identyfikację punktów kontroli energii oraz najlepsze w swojej klasie tworzenie procedur.

Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej

Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej

Znasz to uczucie, gdy wchodząc do sklepu stacjonarnego albo przeszukując największe internetowe sklepy elektryczne, czujesz się zagubionym i niepewnym? Wśród tysięcy produktów i oznaczeń nie wiesz jaki...

Znasz to uczucie, gdy wchodząc do sklepu stacjonarnego albo przeszukując największe internetowe sklepy elektryczne, czujesz się zagubionym i niepewnym? Wśród tysięcy produktów i oznaczeń nie wiesz jaki produkt spełni Twoje oczekiwania i co ważne – stanie się bezpiecznym i funkcjonalnym?

Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone?

Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone? Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone?

W przeciwieństwie do rejestratorów DVR urządzenia NVR służą do obsługi kamer wykorzystujących protokół internetowy. Urządzenia te nie potrzebują dodatkowego okablowania do transferowania danych – pobierają...

W przeciwieństwie do rejestratorów DVR urządzenia NVR służą do obsługi kamer wykorzystujących protokół internetowy. Urządzenia te nie potrzebują dodatkowego okablowania do transferowania danych – pobierają je przez internet od skonfigurowanych ze sobą kamer IP. Co jeszcze warto wiedzieć o rejestratorach sieciowych NVR?

Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000

Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000 Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000

Wdrożenie platformy zabezpieczeń typu e2TANGO dla średnich napięć zaowocowało pozytywnym odbiorem przez klientów oraz jednoczesne sugestie, aby rozszerzyć ofertę firmy o zabezpieczenia WN. Ideą...

Wdrożenie platformy zabezpieczeń typu e2TANGO dla średnich napięć zaowocowało pozytywnym odbiorem przez klientów oraz jednoczesne sugestie, aby rozszerzyć ofertę firmy o zabezpieczenia WN. Ideą podczas tworzenia platformy automatyki zabezpieczeniowej WN było zapewnienie odbiorców o całkowitej pewności działania strony sprzętowej oraz oprogramowania i algorytmów.

Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017

Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017 Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017

Odnawialne źródła energii - jeśli chodzi o ich udział w Polskiej gospodarce, to odnotowuje się wzrost OZE z roku na rok. Niezaprzeczalnie nadal najwięcej energii w naszym kraju pochodzi ze źródeł konwencjonalnych,...

Odnawialne źródła energii - jeśli chodzi o ich udział w Polskiej gospodarce, to odnotowuje się wzrost OZE z roku na rok. Niezaprzeczalnie nadal najwięcej energii w naszym kraju pochodzi ze źródeł konwencjonalnych, z paliw kopalnych, takich jak węgiel kamienny, brunatny, gaz ziemny czy ropa naftowa. Ciągłe uzależnienie kraju od dostaw gazu i ropy, nie oddziałuje pozytywnie na stan gospodarki czy poczucie komfortu społeczeństwa z zakresu energetyki, a w tym podwyżek cen za energię elektryczną. Nie...

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Nowoczesne oświetlenie Neonica Nowoczesne oświetlenie Neonica

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą...

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą zarówno układu mebli, wykorzystanych materiałów czy koloru ścian. Jednak przede wszystkim warto dokładnie i z uwagą podjąć decyzje związane z wyborem odpowiedniego oświetlenia.

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ to innowacyjna koncepcja, łącząca funkcje zasilacza UPS i aktywnego filtra harmonicznego w jedno solidne rozwiązanie.

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ to innowacyjna koncepcja, łącząca funkcje zasilacza UPS i aktywnego filtra harmonicznego w jedno solidne rozwiązanie.

Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie?

Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie? Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie?

Rosnąca ilość zleceń, coraz bardziej złożone projekty oraz niewystarczająca ilość specjalistów daje się we znaki również w branży produkcji aparatury sterowniczej. Firmy Rittal i Eplan zauważyły to wyzwanie...

Rosnąca ilość zleceń, coraz bardziej złożone projekty oraz niewystarczająca ilość specjalistów daje się we znaki również w branży produkcji aparatury sterowniczej. Firmy Rittal i Eplan zauważyły to wyzwanie i zapoczątkowały wspólny projekt – zintegrowany łańcuch wartości, czyli systemowe podejście do optymalizacji i industrializacji procesów prefabrykacji szaf sterowniczych i rozdzielnic.

Copyright © 2004-2019 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.
Portal Budowlany - Special-Ops.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies. Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.