הבנת ה-conversion for Photovoltaic Testing

הערכה מדויקת של ביצועי תאים פוטו-וולטאיים (PV) מותנים במדידת הנוכחית המדויקת.כאשר תא סולארי מואר, הוא יוצר תמונה שהוא יחסית ישירות לעוצמת האור של האירוע וליעילות הקוונטית של התא.מכיר את הזרם הזה עם מדממים קונבנציונליים יכול להציג טיפות מתח וטעינה שגיאות מעוותותות את ההתנהגות האמיתית של התא.

העיקרון הבסיסי הוא פשוט אלגנטי: photocurrent מן תא PV זורם דרך משוב התנגדות מחובר בין הקלט של mp לבין הפלט שלה.ה- amp מכריח את קלט מופנם להישאר בשטח וירטואלי, כלומר תא PV רואה הטיה קבועה אפס-וולט ללא קשר לזרם שנוצר.זה מבטל כל מתח אשר אחרת ישנה את הפלט הנוכחי של התא.

מדוע Op Amps אידיאלי עבור PV Cell Characterization

מגברי תפעול מביאים מספר יתרונות ברורים לבדיקות פוטו-וולטאיות שעושות אותם אבני הבניין המועדפת לממירים הנוכחיים-לעתידיים:

  • (FLT:0)Near-zero-zero הטיות הנוכחיות של ה-FLT:1: ⁇ מודרני עם קלטות FET או CMOS שואב כמעט שום זרם מהתא PV, שמירה על דיוק מדידה אפילו עבור זרמי תמונה זעירים בטווח המיקרואמפ או ננואמפ.
  • (FLT:0)Low offsettureturerFLT:1: precision Opps ממזער את השגיאה המתח על צומת הקרקע הווירטואלי, כך התא PV פועל באמת אפס הטיה במהלך מדידה קצרה של ה-Crcuit הנוכחי.
  • (ה) ,0) רווח פתוח-לשוני גבוה (FLT:1): זה מבטיח כי מצב הקרקע הווירטואלי מחזיק בכל טווח מתח הפלט, שמירה על ליניאריות.
  • (FLT:0) טווח הרווח הניתן להשגה (FLT:1): פשוט לשנות את ערך הנגד של משוב מאפשר לך לדרג את מתח התפוקה כדי להתאים את מערכת המדידה שלך, בין אם אתה משתמש מיקרובקר ADC, רב-מטר, או או או אוקטילוסקופ.

אדריכלות ובחירת Component Selection

Transimpance Amplifier Topology

המעגל הליבה מציב את תא PV בין הקלט של אמפ לבין הקרקע.הקלט הלא-מעצור מתחבר ישירות לקרקע. A משוב התנגדות Rf מחבר את הפלט להפחתה של הפלט.המתח הפלט שווה - Iph × Rf, שבו Iph הוא photocurrent והסימן השלילי מצביע על סיכות.עבור תא PV המייצר 10 מ"מ של מתח נוכחי ו- 100 קידוד הופך בקלות עם קידוד 1 , הופך להיות קידוד סטנדרד, כאשר אני סטנדרדמת סטנדרדמת, כאשר Iph הוא תמונה סטנדרטי ו- Vsurable , ו- 1 , הוא ה- VR.

בחירת ה- Feedback Resistor

התנגדות משוב קובע גם את הרווח ואת ביצועי הרעש של הממיר. השתמש בהתנגדות מדויקת עם טמפרטורות נמוכות coefficient, אידיאלי 0.1% סובלנות או טוב יותר.ערך התנגדות חייב להיות נבחר כך כי photocurrent המצופה ביותר מייצר מתח פלט בתוך טווח הליני של mp. לדוגמה, אם תא PV שלך מספק עד 100 mA תחת השמש המלאה ו / mp שלך פועל על 5 Vmp = Rmp = 0, כדי להגדיל את האות הנוכחי.

אופוס Amp Selection קריטריה

(ב) ⁇ :0) ,Input הטיות נוכחיתFLT:1 הוא הפרמטר הקריטי ביותר עבור בדיקות PV בטמפרטורה נמוכה-הווה. A CMOS AMP, כגון OPA2134 או LMC6482 מציע זרמים מוטהים בטווח פיקואמפ, המאפשר מדידה מדויקת של photocurrents למטה למספר ננומטרים; עבור תאים גבוהים יותר בטווח של מילימטר, LM3-Flow-Flowi פחות מנפח;

Compensation Capacitor for Stability

Capacitor Ccomp ממוקם במקביל עם משוב התנגדות למנוע oscillation שנגרם על ידי צומת של תא PV צומת קיבולנס אינטראקציה עם קלט של mp. ערכים אופייני טווח מ 10 pF עד 100 pF, בהתאם לרמה photocurrent ואת הציפוי של התא. capacitance זה גם מגביל את רוחב הפס, אשר יכול לעזור להפחית רעש גבוה עד 100 מעלות צלזיוס עובד טוב יחסית.

מדריך שלב-בי-Steptlementation Guide

שלב 1: ג'ר ספונטות ומחבר את הפרוטוטיפים

התחל עם לוח לחם או לוח הסתברות קטן. בחר את ה- mp שלך, משוב התנגדות, ו- תגמול capacitor. עבור בדיקות ראשוניות, LM358 הוא בחירה בעלות נמוכה עבור זרמים מעל 1 mA; עבור זרמים נמוכים יותר, לבחור דיוק CMOS mp.חבר את ה- mp של uninvert של t-in המונע על הרכבת.

שלב 2: מבחן עם מקור ידוע

לפני חיבור תא PV, הזרקת זרם ידוע לתוך קלט מופנם באמצעות מקור נוכחי או התנגדות ממקור מתח יציב.לדוגמה, 1 M ⁇ התנגדות מ 1 V הפניה מספק 1 μA. Measure את מתח הפלט ולוודא כי הוא מתאים - Iin × Rf. זה מאשר את המעגל שלך מתפקד כראוי ומאפשר לך לפצות על כל טעות מראש.

שלב 3: לחבר את תא Photovoltaic

המצורף את תא PV להאיר אותו עם מקור אור מבוקר. סימולטור סולארי calibrated הוא אידיאלי, אבל עבור בדיקות בסיסיות, LED ידוע או halogen מנורת במרחק קבוע עובד. לרשום את מתח התפוקה על פני טווח של רמות תאורה מחושך עד אור שמש מלא. להבטיח את המתח הפלט נשאר בטווח ליניארי של mp ולא מקליד אספקת הרכבות.

שלב 4: מדדו את I-V Characteristic

כדי להשיג את עקומת המתח המלא הנוכחי, אתה צריך לטאטא את המתח מעבר לתא PV תוך מדידה הנוכחית.זה מושג על ידי הוספת מקור מתח משתנה בסדרה עם תא PV או באמצעות מדחום חזק כמו עומס תוך ניטור הן מתח והן זרם.זה המגבר הטרנססרסרמנט מספק את האות הנוכחי, ומדידת מתח נפרדת מעבר לתאי נותן את המתח התפעולי.

נוהלי הטיהור לקביעת אמצעי זהירות

ההרחבה Get Calibration

(או מתח מפוסל והטיה הנוכחי מציג שגיאה קטנה שהופכת משמעותית בצילומים נמוכים. Measure theפלט עם תא PV מכוסה ואין תאורה.מתח זה מחלחל חייב להיות מחלף מכל המדידות הבאות.עבור קליברציה, מזרקת זרם מדויק באמצעות מקור נוכחי מתואם או התנגדות ידועה ממתח מדויק (FLT:0:0) להפחתה של תכונות משופרות, תוך כדי התאמה של קוד התיקון הנכון או תיקון).

מקור האור Calibration

השתמש בתמונה calibrated או מדמונים כדי לאמת את עוצמת האור על פני השטח של תא PV.היחסים בין photocurrent ו irradiance הם ליניאריים עבור הפצה ספקטרלית קבועה, כך קלמנט חד-פעמי ב 1000 W / m2 (מצב בדיקה סטנדרטי) הוא לעתים קרובות מספיק.

טמפרטורה Compensation

זרם תאים PV יש חסכוני טמפרטורה קטנה, בדרך כלל סביב 0.05 אחוזים per ° C. עבור עבודה גבוהה טרום-דיוק, לפקח על טמפרטורת התא עם thermocouple או המrmistor וליישם תיקון.ההתחילה של mp גם סחף עם טמפרטורה, אז להשתמש במכשיר נמוך-דפל כמו OPA277 או LTC1 150 כאשר עניינים תרמיים.

מידע ומופעים Metrics

לאחר שקלטת את מתח הפלט לרמות תאורה שונות, להמיר כל מתח קורא בחזרה לצילום בעת שימוש לערך התנגדות משוב הידוע.מדדי הביצועים העיקריים עבור תא PV כוללים:

  • (FLT:0) קיצור-circuit הנוכחי Iscirph:1; הזרם באפס מתח, ביחס ישיר לעוצמה האור של האירוע ולשטח הפעיל של התא.
  • (FLT:0) פתח-הנפש Vocirph:1; המתח מעבר לתאי כאשר אין זרמים נוכחיים, נקבע על ידי ה- Semiconductor Bandgap וטמפרטורה.
  • (FLT:0) גורם FFFLT:1: היחס של הכוח המקסימלי בפועל למוצר של Isc ו Voc, המציין כמה קרוב התא מגיע להתנהגות אידיאלית.
  • (ב) [ה]התמ"ל]: היחס בין תפוקת חשמל למקרי חשמל לעוצמה אופטית, המחייב מדידה מדויקת של צפיפות הכוח של מקור האור.

שטף photocurrent מול עוצמת תאורה מגלה את הליניאנס וההתנהגות של התא. תגובה ליניארית מושלמת מצביעה על כך שכל נושאות פוטו-גנרדות נאספות ללא הפסדים של recombination, בעוד ששקע ברמות אור גבוהות מצביע על מגבלות התנגדות או ריבוניות.

מלכודות נפוצות וצרות פתרון טיפים

אובססיה ורעש

אם הפלט או מראה רעש מופרז, לבדוק את ערך capacitor פיצויי. להגדיל אותו בהדרגה עד שהנרכוס מפסיק. pboard parasitic capacitance וחוטים ארוכים יכולים גם להציג חוסר יציבות; פריסה PCB נקייה עם עקבות קצרים מן תא PV ל- mp עוזר. השתמש fer beads או a קטן inducor עם כוח לספק לסינון גבוה.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « OUTCH פריטים חדשים OUTCHEESERETERETERETERETERETERETESETORTION או קליפ או קליפ או קליפים או קליפ

אם מתח הפלט פוגע במעבורות האספקה, או photocurrent הוא גבוה מדי או התנגדות משוב גדול מדי.צמצם Rf או להקטין את עוצמת האור. עבור פעולה חד פעמית, להבטיח את ה- mp יכול להתנדנדנד קרוב לאדמה; כמה מכשירים לא יכולים בדיוק פלט אפס תנודתיות ודורשים אספקה שלילית קטנה או שינוי ברמת.

המונחים: Shunt Resistance

Moisture או Flux שאריות על לוח המעגל ליצור שבילים דליפות המוסיפים לקריאה הויזואלית.נקה את הלוח ביסודיות עם אלכוהול איזורופרובל ולהשתמש עקבות שמירה סביב קלט בלחץ גבוה.מכר ישירות אל תא PV מוביל במקום להשתמש שקע עבור אמינות מגע הטובה ביותר.עבור זרמים נמוכים מאוד מתחת 1 μA, לשקול את האופים ומתנגד על ampor לעמוד מול aconulator ב Teflons.

PV Cell Reverse Bias

המגבר הטרנססרמפנס מאלץ את תא PV לפעול במתח אפס, שהוא אידיאלי למדידת Isc. עם זאת, במהלך עקומת I-V שבו אתה מחיל מתח חיצוני, להבטיח שהתא אינו הפוך את ההטיה מעבר למתח השבר שלו, אשר יכול לפגוע לצמיתות תאים דקים-סרטים.הגבלת המתח הגורף לטווח בטוח, בדרך כלל מ -0.5 ל-Voc + 0.2 לתאים סיליקון.

נושאים מתקדמים ל-Gate Test Systems

רכישת נתונים אוטומטית

עבור בדיקות בעלות גבוהה, ממשק את הפלט של mp למיקרובקר ADC או כרטיס רכישת נתונים. השתמש מספרxer כדי לסרוק תאים PV מרובים ברצף, עם כל ערוץ שיש לו מגבר טרנססרמפציה משלו כדי להימנע מהחלפת הדליפה.קלבת את נתיב הערוץ כולו באופן אוטומטי על ידי הזרקת זרם לפני כל מחזור.

4Wire Kelvin Connections

כאשר מודדים מודולים PV גדולים יותר, ההתנגדות של הבדיקה מובילה טיפות מתח כי משחית את המדידה הנוכחית. השתמש בתצורה של ארבעה-חוטים Kelvin שבו שני חוטים לשאת את photocurrent ושניים לחוש את המתח ישירות במסופים התא. שיטה זו מבטלת שגיאות התנגדות מובילות והוא תרגול סטנדרטי בציוד מבחן ייצור (FLT:0Keysight PV cell Characterization טכניקות FLT:1).

בדיקות דינמיות תחת אור משתנה

כמה שיטות התאמה מתקדמות להשתמש אור מודולה כדי למדוד את הדחף AC של התא או יעילות קוונטית.בחר mp עם רוחב פס מספיק כדי להתמודד עם תדירות המודולציה, בדרך כלל 1 kHz עד 100 kHz.המגש פיצוי חייב להיות ממזער כדי לשמר רוחב פס, הדורש פריסה זהירה כדי למנוע קפיפטנס parasitic. A 10F capacitor הוא בדרך כלל טוב עבור פשרה עד 100 מתון עד 100 תמונות מתונות.

שילוב עם סולרי סימולטורים

סימולטורים סולאריים של Class AAA מספקים תאורה ספקטרוםית, אחידה ויציבה למדידות סטנדרטיות של תנאי מבחן. Connect the Transimpedance amplifier ישירות למערכת רכישת הנתונים של סימולטור.להבטיח את משך הבזק של סימולטור או תאורה יציבה של מצב יציב מספיק זמן עבור המגבר להתיישב בתוך 0.1% מהערך הסופי, אשר תלוי בזמן קבוע של RC על ידי Rfreas ו- CLT (R) בדיקות סולאריות 1F.

מסקנה

(הופנה מהדף ה-TO-voltage Converter שנבנה עם מגבר תפעולי מספק שיטה מעשית, מדויקת וניתנת לדרגתית לבדיקת תאים פוטו-וולטאיים.אדריכלות המגברה מבטלת שגיאות מתח ומאפשרת מדידה ישירה של photocurrent מ-Nanomps כדי לתקן את כלי הבחירה המתאים ו-Ampreting תשומת לב קפדנית למבחר, פיצוי, הגנה, ו-Cliation מבטיח ביצועים משמעותיים של ציוד בקרה (או-F) של ציוד בקרה (או-Prompto-uptexit) של ציוד-upitation) של ציוד-uptexitation) של ציוד בקרה (או-uptexitation) של ציוד-uptexation) של ציוד מרכזי ב-uptexitation) של מכשיר בקרה (Duptexituptexituptexation) של מכשיר בקרה (Duptexit) של מכשיר בקרה (Duptexate) הוא ביצועים) של שימוש יעיל יותר, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, שימוש יעיל יותר, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, שימוש ב-F) של תכונות הפעלה של תכונות הפעלה של שימוש ב-F) של שימוש ב-אפקטיבי